• No se han encontrado resultados

Presas con cortina de tierra compactada para abrevadero y pequeño riego

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Presas con cortina de tierra compactada para abrevadero y pequeño riego"

Copied!
21
0
0

Texto completo

(1)

“SECRETARÍA DE AGRICULTURA, GANADERÍA, DESARROLLO RURAL, PESCA Y ALIMENTACIÓN”

Subsecretaría de Desarrollo Rural Dirección General de Apoyos Para el Desarrollo Rural”

Presas con cortina

de tierra compactada para abrevadero y

pequeño riego

(2)

Presas con cortina de tierra compactada para abrevadero y pequeño riego

Introducción.

Para poder aprovechar el recurso hídrico, con el fin de sa- tisfacer los diferentes beneficios, en un país donde la llu- via es insuficiente, se requiere necesariamente de la infra- estructura de aprovechamientos hidráulicos, que se va a distinguir acorde a la fuente de abastecimiento de agua, que puede ser superficial o subterránea. Para la superfi- cial serán presas de almacenamiento para escurrimientos donde estos se dan asociados a la precipitación; presas de- rivadoras donde el escurrimiento es independiente de la precipitación y se presenta en pequeña magnitud, y tomas directas cuando el escurrimiento es de gran magnitud.

El presente trabajo pretende apuntar algunas considera- ciones sobre la utilización mediante pequeños almacena- mientos denominados bordos de almacenamiento para abrevadero, cuyo destino principal es para proveer de agua al ganado y satisfacer las necesidades de cultivos en zonas pequeñas de riego.

Definición.

El bordo de almacenamiento con fines de abrevadero es una obra hidráulica consistente en una pequeña presa con cortina de tierra compactada, acompañada de un vertedor de excedencias y una obra de toma para cuando se tienen pequeñas superficies de riego, o cuando el abrevadero se conforma aguas abajo del vaso.

Objetivos.

a)General.

Orientar al técnico involucrado en programas de Conser- vación y Uso Sustentable de Suelo y Agua, en aspectos prácticos que le permitan establecer en campo las obras necesarias de conservación que se deriven.

b)Específicos.

Brindar los elementos técnicos necesarios para el diseño, construcción y operación de bordos de almacenamiento de tierra compactada con fines de abrevadero y pequeño riego con un almacenamiento menor de 250,000 m3.

Beneficios.

Los beneficios que se esperan con un bordo de almacena- miento son el abrevadero de ganado, el riego de peque- ñas superficies y eventualmente el uso domestico del agua

para las comunidades rurales que se encuentren cercanas a la obra.

Ventajas de la obra.

Los bordos de almacenamiento con fines de abrevadero presentan la gran ventaja de poder disponer de agua para el abrevadero del ganado y reducir la mortandad en épocas de estiaje, ya que sin ellos sería difícil disponer del recurso.

Desventajas de la obra.

Alguna desventaja que se podría plantear respecto a los bor- dos de almacenamiento serían las afectaciones de terrenos que necesariamente tienen que hacerse para disponer de los espacios para la construcción de la obra, otra desventaja seria desde el punto de vista ambiental que altera el régimen del escurrimiento de un cauce y en cierto momento a la flora y la fauna que se afecta al alterarse el escurrimiento normal del cauce.

Condiciones donde se establece.

Se exigen que se tengan condiciones topográficas, hidroló- gicas, geológicas y de mecánica de suelos. Las condiciones topográficas son necesarias para tener un estrechamiento topográfico suficiente para conformar la boquilla donde se ubique el bordo, así como un valle hacia aguas arriba para ubicar el vaso de almacenamiento. Las condiciones hidroló- gicas son exigentes para tener una cuenca lo suficientemente grande, así como la precipitación suficiente para garantizar el escurrimiento necesario que garantice el abastecimiento para lograr que se llene el vaso. Las condiciones geológicas son ne- cesarias para garantizar en el caso del bordo la capacidad para resistir el peso del mismo así como la impermeabilidad nece- saria, y para el vaso el que no se presenten fallas o materiales que impidan la impermeabilidad necesaria. Las condiciones de mecánica de suelos se exigen para contar con bancos de materiales arcillosos que proporcionen la impermeabilidad necesaria en el bordo de almacenamiento.

Criterio y especificaciones de diseño.

Para poder efectuar el diseño de un bordo de almacenamien- to se requiere de un conocimiento previo de las condiciones del sitio en lo que respecta a la topografía, geología, hidrolo- gía y mecánica de suelos, fundamentalmente en la etapa que se ha dado en llamar estudios previos, comenzando con un reconocimiento del sitio.

(3)

I. Reconocimiento del sitio.

Consiste en localizar el lugar probable para la construcción de una obra. Se recaba con los habitantes, el mayor número de datos referentes a la época de lluvias, magnitud aproxi- mada de escurrimientos de las corrientes por aprovechar, caminos de acceso, localización de probables bancos de materiales, posibles afectaciones de propiedad y sus for- mas viables de resolución, aspectos legales de la obra y be- neficios de la misma, etc.

De acuerdo con estos datos y los observados por el inge- niero, deberá determinarse en forma aproximada el sitio probable de la boquilla, su longitud, capacidad supuesta del vaso, tipo de estructura más adecuado, localización de la zona de riego dominada por la obra y verificación de los datos proporcionados por las personas del lugar. Deberá dibujarse un croquis que indique el sitio de la obra, anima- les beneficiados, coeficientes de agostadero, zona de riego, cultivos, vías de comunicación, localización de bancos de materiales y cualquier otro dato útil para el proyecto.

II. Estudios

1. Estudios Topográficos.

a) Levantamiento de la cuenca. El levantamiento de la cuenca se hace para determinar la superficie de la misma y forma de concentración de las aguas, con el fin de utilizar estos datos como base para el estudio hidro- lógico del proyecto.

Para el levantamiento es necesario ubicar primero el parte aguas, haciendo un recorrido del mismo y dejan- do señales en lugares adecuados que servirán de refe- rencia para los trabajos posteriores. Una vez localizado el parte aguas, se correrá una poligonal en toda su lon- gitud, debiendo verificar su cierre. Se trazarán las po- ligonales auxiliares necesarias, ligadas a la perimetral, para localizar los cauces principales que determinen la forma de concentración del agua y las pendientes ge- nerales de la cuenca.

La configuración se puede hacer usando poligonales de apoyo, trazadas con alguno de los aparatos actuales, que permitan obtener curvas de nivel con 2, 5 o 10 m de equidistancia, según el tamaño de la cuenca.

Otros procedimientos para el levantamiento de las cuencas pueden ser mediante métodos más expeditos.

La precisión de estos levantamientos no debe ser mayor de 1:100 y los cierres en las poligonales de apoyo 1:500.

En casos de cuencas muy extensas se podrá obtener el

área y forma de los escurrimientos de una carta topo- gráfica de INEGI.

b) Levantamiento de vasos para almacenamiento.

Este trabajo se efectúa para determinar la capacidad y el área inundada a diferentes alturas de cortina y tam- bién para estimar las pérdidas por evaporación. Antes de iniciar el levantamiento topográfico, deberá hacerse un reconocimiento ocular cuidadoso del vaso, locali- zando puntos de referencia que faciliten el trabajo.

A partir de la margen, que observando la dirección del flujo en el cauce, se ubica a la izquierda del arroyo o río se localizará el eje probable de la cortina, monumentan- do sus extremos. Apoyándose en esta línea, que será la base de todos los trabajos topográficos subsecuentes, se iniciará el levantamiento del vaso en la forma que sigue:

Partiendo de uno de los extremos del eje de la cortina, previamente orientado en forma astronómica o magné- tica, se llevará una poligonal con los aparatos respecti- vos, siguiendo aproximadamente la cota del nivel del embalse probable, hasta cerrar la poligonal en el punto de origen. Apoyándose en esta poligonal, se trazarán poligonales auxiliares a lo largo del cauce o cauces de los arroyos y las necesarias para el trabajo de configura- ción, nivelándose estas poligonales con nivel.

La configuración se efectuará con el aparto respectivo, apoyándose en las poligonales previamente trazadas.

Simultáneamente con la configuración, se hará el levan- tamiento catastral para determinar las superficies de las propiedades inundadas por el vaso.

Los planos deberán dibujarse a una escala conveniente y la equidistancia de las curvas de nivel deberá fijarse de acuerdo con la topografía del vaso, por lo general a un metro de desnivel, en caso de terrenos muy accidenta- dos podrá ser de dos metros. Se cubicará la capacidad del vaso, aplicando el procedimiento de las áreas me- dias, obtenidas con planímetro o electrónicamente. Se construirá con estos datos la curva de áreas-capacida- des, la cual deberá dibujarse en el plano. Se incluirá en este, el perfil de la boquilla, indicando sus elevaciones.

c) Levantamiento de la boquilla. Localizado el eje probable de la cortina, se trazará en el terreno, utilizan- do tránsito y cinta, estacando cada 20 metros, cuando la longitud de la cortina rebase a 200 m o a cada 10 m cuando la longitud sea menor, así mismo cuando la pendiente e inflexiones del terreno así lo exijan, y poste- riormente se nivelará con nivel fijo. Apoyándose en este

(4)

eje y empezando en la margen izquierda para la confi- guración, se obtendrán secciones transversales de una longitud por lo menos de cinco veces la altura probable de la cortina, tanto aguas arriba como aguas abajo del eje, con objeto de tener topografía suficiente en caso de que sea necesario mover el eje en el proyecto definitivo.

En los casos en que por las condiciones topográficas el canal de descarga de la obra de excedencias pueda quedar fuera de la zona anteriormente indicada, se pro- longarán las secciones transversales hacia aguas abajo, tanto como sea necesario para obtener la topografía que permita efectuar el proyecto total de la estructura.

El plano de la boquilla se hará por separado a una escala conveniente, que permita formarse una idea exacta de la topografía para seleccionar el eje más conveniente y localizar las diferentes estructuras.

Por separado debe elaborarse un plano de secciones transversales que facilite la cubicación de los materiales de la cortina y la formación de la curva masa respectiva.

d) Levantamiento de la zona de riego. A partir del eje de la obra de toma, señalado por medio del cadena- miento en el eje de la cortina, se llevará una poligonal que circunde la parte más alta del área de riego proba- ble. Esta poligonal deberá cerrarse en el punto de par- tida para que analíticamente se determine la superficie real. El plano se dibujará a una escala de 1: 1000, seña- lando los linderos de propiedades existentes, apoyán- dose en poligonales auxiliares si fuese necesario.

e) Localización y trazo de canales. Se puede aprove- char la poligonal del levantamiento de la zona de riego para localizar sobre ella el trazo de canales, respetan- do los linderos de propiedades existentes, para evitar problemas legales. Los canales secundarios, en caso de que sean necesarios, pueden trazarse por las partes más altas de acuerdo con la topografía, para facilitar la locali- zación de las tomas, o bien, de acuerdo con los linderos de propiedad, según ya se indicó.

Los puntos de inflexión deben unirse mediante curvas circulares simples, con grados de curvatura no meno- res de 12; anotándose en el plano todos los datos de las mismas.

Una vez que se tenga estacado cada 20 metros el eje definitivo, se nivelarán todas las estacas con nivel fijo.

Sobre esta nivelación, para obtener las cotas del terreno natural, se trazarán secciones transversales con nivel de mano para el proyecto del canal.

El plano a escala de 1:1000 deberá contener el trazo en planta, el perfil del terreno, el perfil de la rasante de pro- yecto y los datos de cortes y volúmenes de excavación, parcial, por estación y acumulados. Debe recordarse que para que el canal pueda regar, el nivel libre del agua debe ir unos 20 centímetros por encima del nivel natu- ral del terreno por beneficiar, condición que influye en la pendiente del canal y su trazo. En el caso de canales de conducción, el canal puede ir totalmente enterrado.

f) Levantamiento de sitios para derivación. Habrá casos en que un vaso no tenga cuenca propia y será ne- cesario auxiliarse del escurrimiento de una cuenca ve- cina, alimentándolo mediante un canal que conduzca el agua de la otra cuenca, o bien en otras ocasiones el aprovechamiento se hará directamente de un arroyo de aguas permanentes o de un manantial, sin previo alma- cenamiento. En ambos casos, será necesario construir presas derivadoras para lo cual es indispensable hacer el levantamiento topográfico de la zona elegida.

Se empezará por colocar un monumento en la margen izquierda y otro en la derecha que definan un eje de apoyo iniciando el cadenamiento en la margen izquier- da, se hará el estacado y nivelación del mismo eje que servirá de base para las secciones correspondientes, para el trazo de poligonales auxiliares y para efectuar la liga con el eje del canal de conducción, o de riego.

El dibujo en planta, servirá como base para ejecutar el proyecto de la obra.

2. Estudio Geológico.

Desde el punto de vista geológico, en estas obras las carac- terísticas de mayor interés para el proyecto y construcción de las estructuras, son la capacidad de carga del terreno de la cimentación, el grado de impermeabilidad del mismo y el efecto de la humedad sobre los estratos de cimentación, por lo que abarcará los siguientes aspectos:

a) Vasos de almacenamiento. Deberán identifi- carse las formaciones de rocas que aparezcan en el vaso(ígneas, sedimentarias o metamórficas) y de ser posible las relaciones que existan entre ellas. Deberán observarse con todo cuidado los recubrimientos de aluvión, de acarreos, los ocasionados por derrumbes e investigar toda clase de plegamientos (anticlinales y sinclinales) anotando la dirección del eje de los mismos y examinando particularmente las fallas, de las cuales se debe apreciar su dirección y echado.

Se pondrá especial cuidado en observar la presencia de rocas solubles, yeso, calizas, etc., anotando la extensión

(5)

y lugar que ocupan en el vaso. Además deberá obser- varse todo indicio de fallas o agrietamientos que per- judiquen la permeabilidad del vaso y que puedan pro- ducir una disminución acentuada del almacenamiento;

considerando que al existir carga hidrostática en el em- balse, resulta bastante más fácil producir vías de agua que posteriormente tienen difícil solución.

b) Boquilla. Se observarán las grietas en la roca, determi- nando su anchura, profundidad y condición del subs- trato, examinando si la masa está dividida en bloques o si se trata de roca maciza, tan solo intemperizada super- ficialmente, para lo cual se harán las exploraciones que sean necesarias, mediante pozos a cielo abierto, tanto en el fondo del cauce, como en las laderas.

Cuando exista material de acarreo en el cauce, deberá sondearse en varios puntos del mismo, para determinar el espesor y condición del citado material. Si la boquilla de mejor configuración topográfica, no presenta con- diciones geológicas favorables, deberá elegirse algún otro sitio, que aunque no reúna las mejores condiciones topográficas, pueda aceptarse desde el punto de vista geológico.

En vista de la configuración del terreno y las condicio- nes geológicas debe sugerirse la localización de la obra de excedencias, observando si el canal de descarga ne- cesita o no revestimiento, tomándose en cuenta el po- der erosivo que adquiere el agua al estar funcionando la estructura y la resistencia al desgaste que ofrezca el material descubierto.

La obra de toma procurará localizarse de modo que la zanja en que se aloja la tubería, no tenga una fuerte ex- cavación en roca.

El sitio de los sondeos se indicará en un plano de la planta de la boquilla, referenciados al eje y con los datos obtenidos se construirá su perfil geológico. Se señalará además la posición de los bancos de préstamo.

c) Canales. Deben sugerirse los trazos más económicos, evitando cortes en roca o diseños en balcón, hasta don- de sea posible. Cuando así se requiera, se deben clasi- ficar provisionalmente las rocas en el trazo probable y anotar las clases de roca y estado de ellas en los lugares probables en que se haga necesaria la construcción de estructuras. Se evitará que el trazo del canal cruce man- tos permeables.

d) Muestras. Siempre que se requiera estudiar más de- tenidamente las condiciones naturales del proyecto,

deberán obtenerse muestras de las diferentes clases de rocas que puedan emplearse como materiales para la construcción o como bases para el desplante de estruc- turas.

La muestra de roca debe tomarse de la zona alejada del intemperismo, es decir, de una zona que no haya sufrido alteración o descomposición de sus elementos constitutivos.

3. Estudio Hidrológico.

Se obtendrá el mayor número posible de datos hidroló- gicos que permitan definir el régimen de la corriente por aprovechar, el cálculo del almacenamiento económico fac- tible y la determinación de las condiciones de la avenida máxima.

a) Precipitación. Se recabarán los datos de precipitación que se tengan en las estaciones pluviométricas existentes en el área de la cuenca o cercanas a ella, a fin de poder emplear el método de Thiessen o el de las curvas isoyetas, para determinar la precipitación promedio en la cuenca.

b) Forma de concentración de las aguas. Las aguas se concentran en las cuencas de tres maneras: avanza- da, media o retardada, según sea la inclinación de los terrenos y la forma de la cuenca, desde su nacimiento hasta el sitio considerado. La concentración se presenta en forma avanzada, casi siempre, cuando el terreno tie- ne fuertes pendientes y en forma retardada, cuando la cuenca presenta terrenos sensiblemente planos.

c) Coeficiente de escurrimiento. De acuerdo con el examen que se haga de la cuenca tomando en consi- deración las pendientes principales, la forma de con- centración de las aguas, la cubierta vegetal existente, la permeabilidad de los terrenos y algunos otros datos de interés, se podrá determinar en el campo, el coeficiente de escurrimiento que deba adaptarse en cada caso par- ticular, bien sea deducido prácticamente, o por compa- ración de cuencas que guarden semejanzas con la que se estudia. En el caso de la falta absoluta de datos, se tomará, de acuerdo con las prácticas hidrológicas habi- tuales (S.R.H.), un coeficiente de 0.12.

d) Volumen aprovechable de almacenamiento. De acuerdo con el área de la cuenca, la precipitación y el coeficiente de escurrimiento, se calculará el volumen total escurrido anualmente y se considerará el 30% de éste, como volumen máximo aprovechable para alma- cenamiento, en caso de no tener información que nos precise un valor diferente.

(6)

e) Estimación de la avenida máxima. El método que se use dependerá de los siguientes factores:

1. Disponibilidad de datos hidrométricos en o cerca del sitio de la obra.

2. De las dimensiones del proyecto y la magnitud de los daños que ocasionaría el fracaso de la obra.

Considerando los factores enunciados, se presentan los siguientes casos para el proyecto de obras de exceden- cias en los bordos:

1.Bordos que almacenan menos de 250,000 m3 sin construcciones ni cultivos aguas abajo. La capacidad de la obra de excedencias en este caso puede estimarse por simple inspección de las huellas de aguas máximas en el cauce, en puentes, alcantarillas o en sitios donde la observación sea fácil y perfectamente delimitada. Se comparará el caudal así determinado, con el que se ob- tenga al tomar un 25% del calculado por medio de la fórmula de Creager, que se expone más adelante. Este caudal máximo será definitivo si no se dispone de otros elementos de juicio. En caso de poderse obtener los dos valores, el obtenido en el campo representa en forma más fidedigna las condiciones de avenida máxima salvo en caso de estimaciones muy discutibles, quedando a criterio y responsabilidad del ingeniero la elección final.

2.Bordos que almacenan menos de 250,000 m3 con construcciones y cultivos aguas abajo. Para la deter- minación de la avenida máxima en este caso, puede usarse el método de sección y pendiente, eligiendo un tramo recto del cauce de 200 m de longitud aproxima- damente, donde puedan obtenerse las secciones hasta las huellas de aguas máximas. Como en el caso anterior, compárese el valor obtenido con el que se obtenga al tomar el 50% del calculado por la fórmula de Creager.

Las observaciones antes asentadas, también son aplica- bles a este caso.

Como este documento se elabora para volúmenes de almacenamiento no mayores a 250,000 m3, no se de- talla para cuando los almacenamientos rebasan a esta cantidad.

La fórmula de Creager para la “Envolvente Mundial” de escurrimientos, que es la siguiente:

0.048

0.936A

2.59 C A Q

 

 

 1

En la que:

Q = Gastos de la avenida máxima en m3/seg

C = valor del coeficiente de Creager = 70 (envolvente para la República Mexicana).

A = Área de la cuenca en Km2.

4. Estudios de Mecánica de Suelos.

Uno de los factores más importantes que determina la po- sibilidad de construcción de un bordo, es la existencia de material adecuado y en suficiente cantidad para abastecer el volumen de terracerías necesario en la obra. En consecuen- cia, debe determinarse con la mayor aproximación que sea posible, la capacidad de los bancos de préstamo que sean susceptibles de explotación, ubicados a distancias económi- cas de acarreos y siempre que sea posible, fuera del vaso.

Teniendo delimitados topográficamente los bancos de prés- tamo, se tomarán las muestras necesarias para su análisis en el laboratorio de mecánica de suelos. Las muestras serán del tipo alterado para el caso de bancos de préstamo, e inaltera- das para determinar las características de la cimentación o las condiciones de un bordo existente, cuando se trate de so- bre elevación de éste se formará un plano con la caracteriza- ción de las bancos de préstamo, indicando su potencialidad y referenciados respecto al eje de la cortina, datos que tam- bién pueden incluirse en el plano topográfico de configura- ción del vaso o de la boquilla, según las circunstancias de sus características de productividad, a simple vista o mediante perforaciones con barreno de suelos o pozos a cielo abierto, que permitan tener una idea de la calidad de los suelos, to- mando como factores determinantes: el carácter del suelo, la topografía, el drenaje y la presencia de álcalis; eventualmen- te pueden tomarse en cuenta otros factores, como el viento, inundaciones, erosión, etc.

III. Diseño de la obra.

De acuerdo con los datos obtenidos en los estudios an- tes citados, se procederá a efectuar el diseño de cada una de las estructuras integrantes de la obra, pudiendo servir como guía, las siguientes normas generales:

Primeramente se define el almacenamiento, el cual se basa el proyectista en los estudios hidrológicos y en los estudios topográficos, partiendo de los primeros se define primera- mente el Volumen escurrido:

Ve = Ce pm Ac ---(2)

En la que: Ve = volumen escurrido, en m3; Ce = coeficiente de escurrimiento, adim.(varia de 0.1 a 0.23); pm = precipita- ción media de la cuenca, en m; Ac = Área de la cuenca, en m2.

(7)

Se selecciona el coeficiente de aprovechamiento (Kapr), el cual varía de 0.3 a 0.9, que al aplicarlo al volumen escurrido se obtiene el volumen aprovechable:

Vapr = Kapr Ve --- (3)

Este pasa a conformar una restricción hidrológica, que limi- ta a la Capacidad Total de Almacenamiento(CTA), no debien- do esta última rebasar al Vapr, que en función de la capaci- dad del vaso de almacenamiento, dado por la topografía del mismo, si es mayor, la restricción será exclusivamente hidrológica, pero si la capacidad es menor, pasa a confor- marse una restricción topográfica, con lo que queda defi- nida la CTA.

A continuación se pasa definir la Capacidad de Azolves, que está en función de la vida útil de la obra, que para pe- queños almacenamiento se consideran 25 años, calculán- dose así:

CAZ= kAZ NA Ve --- (4)

Donde: CAZ=Capacidad de azolves, en m3, kAZ= Coeficiente de Azolvamiento, adim.=0.0015, para presas pequeñas; NA = Vida útil de la presa, en años =25años, para presas pequeñas.

Con este volumen se define la Capacidad Muerta (CM), que queda conformada fundamentalmente por la capacidad de azolves, volúmenes para la cría de peces, recreación, turismo, abrevadero (cuando se va a utilizar el vaso para abrevar), etc., siendo:

CM = CAZ + Vcp+ Vr + Vt + Vabr

Por diferencia entre las dos capacidades anteriores se de- fine la Capacidad útil: Cu=CTA-CM, la que se limita a una se- gunda restricción hidrológica denominada Capacidad Útil Calculada (CUc), obtenida con:

CUc= Vapr/Ev --- (5)

En la que: Ev = eficiencia del vaso, adim., que varia de 0.3 a 1.5.

Con las anteriores capacidades se definen los niveles fun- damentales del almacenamiento denominados N.A.N. (=

Nivel de Aguas Normales), dado por la CTA, y que define la cota de la obra de excedencias, para cuando se tiene un vertedor de cresta libre; y el N.A.min.(=Nivel de Aguas mí- nimo), dado por la CM, y que para el caso de irrigación o de abrevadero aguas abajo de la obra, define la cota de la obra de toma. El diseño del vertedor determina el N.A.M.E., y el de la obra de toma el N.m.o.(Nivel mínimo de operación).

Nivel de almacenamiento mínimo

Nivel de aguas normales = N.A.M.Q.= Nivel de aguas máximas de operación Nivel mínimo de operación (carga mínima de funcionamiento de la O. de T.) Nivel de aguas máximas extraordinarias.

Carga del vertedor para la avenida máxima de diseño.

Libre bordo N.A.min.

N.A.N.

N.m.o.

N.A.M.E.

H L.B.

=

=

=

=

==

CAP. UTIL

N.A.M.E.

N.A.N.

Vertedor de Cresta libre N.m.o.

N.A.min

VOL. CRÍA PECES Y OTROS VOL. AZOLVE

ZV Desagüe de fondo

Obra de Toma Obra de excedencias H

L.B.

ELEV. CORONA A

PERFIL POR EL EJE DEL CAUCE

ALTURA MAXIMA = ELEV. A - ELEV. Z

CURVAS DE AREA -- CAPACIDADES

AREAS EN Km2 CAPACIDADES EN MILL m3

MuertaCAP 0.1 Cu Cu (CAP. UTIL) CAP. SOBRE

ALMAC.

ELEVACIONES EN m

0 50 100 150

1200 0 1 2 3 4 5 6 1250

40

10 20 30 60

70 N.A.M.E

N.A.N

CAP ACID

ADES AREA

AREAS CAPACIDADES

Figura.1.Representación esquemática de los diferentes niveles de un almacenamiento.

(8)

Para pequeños almacenamientos, según la extinta SRH, el bordo libre se puede tomar como:

a) Cortina. Para pequeños almacenamientos, se emplean preferentemente cortinas de tierra compactada por adaptarse en la mayoría de los casos a las condiciones topográficas de la boquilla, por su costo relativo bajo, abundancia de materiales a distancias cortas de aca- rreo, flexibilidad estructural, empleo de mínimo equipo de construcción, fácil conservación, etc.

Como una guía para el ante-proyecto de una cortina de este tipo, la experiencia ha demostrado que pueden emplearse en condiciones normales y de acuerdo con su altura, las siguientes secciones dentro de los límites seguros, establecidos desde el punto de vista de esta- bilidad:

A continuación se define la altura máxima de la cortina, cal- culada con:

Hmáx. = HNAN + Hv + L.B. --- (6)

Donde: Hmáx.=altura máxima de la cortina (desnivel entre la corona y la menor cota del cauce en la zona de la cimen- tación), en m; HNAN=altura del N.A.N.(desnivel entre la cota del vertedor -descarga libre- y la menor cota del cauce en la zona del desplante), en m; Hv = carga del vertedor, en m (determinada en el diseño de la obra de excedencias), y L.B. = libre Bordo, en m = f(marea del viento oleaje del viento, pendiente y características del paramento mojado, factor de seguridad, etc.).

Figura.2. Vaso de almacenamiento en planta y caracterización del Fetch.

(Línea máxima, medida desde la cortina hasta la cola del vaso no necesariamente en dirección normal al eje de la cortina)

VASO

Línea del N.A.M.E.

Fetch

Fetch (en Km) Bordo Libre (en m)

< 1.6 1.0

1.6 a 4.0 1.22

4.0 a 8.00 1.52

> 8.0 1.83

Trinchera en caso de subsuelo permeable relleno con material arcilloso impermeable compactado mínimo 75 N.AM.E.

Despalme mínimo 20

Protección con Pasto Revestimiento de la corona con grava. 20cms. de Espesor

Zampeado Seco para protección T.N.

Estrato Impermeable

RECOMENDACIÓN

BORDOS DE SECCIÓN HOMOGENEA (CONDICIONES LIMITE MINIMAS)

350

T1 T2

máximo400

21 34

TIPO H C T1 T2

MATERIAL ARCILLOSO IMPERMEABLE COMPACTADO

En copos de 20 cms.

C CL

0.00 - 4.50 4.50 - 6.00 6.00 - 7.50 7.50 - 9.00

4.00 3.50 4.00 4.50

2:1 2:1 2.5:1 2.5:1

2:1 2:1 2:1 2.5:1

SECRETARIA DE AGRICULTURA Y GANADERIA DIRECCIÓN GENERAL DE INGENIERIA AGRICOLA DEPARTAMENTO DE CONSTITUCIÓN DE OBRAS DE RIEGO

BORDO TÍPICO

ESQUEMA

1 DE 2 JUNIO - 1968 EL SECRETARIO1093-I - PT APROBO EL DIRECTOR GENERAL

EL SUBDIRECTOR H

Figura 3. Sección típica de bordo de almacenamiento.

(9)

Dichos estudios producirán además, las instrucciones precisas que deberán regir durante la construcción de los bordos, tales como bancos de préstamo elegidos, peso volumétrico seco mínimo, grado de humedad óptima, número de pasadas para una capa de espesor determinado, con el equipo de compactación recomen- dado por los análisis previamente efectuados. Para este tipo de estudios se requiere el envío de las muestras necesarias al laboratorio de mecánica de suelos corres- pondiente, quien las procesará y enviará los resultados al departamento técnico encargado de su interpreta- ción.

b) Obra de excedencias. Teniendo en cuenta que las fallas ocurridas mundialmente en presas de tierra se han debido de manera especial a la insuficiencia del vertedor de demasías, se tendrá especial cuidado en su diseño, basando los cálculos en datos obtenidos de la avenida máxima observada.

La estructura queda anclada al terreno natural, aloján- dose en cualquiera de las laderas o en un puerto natu- ral, pero jamás en el cuerpo de la cortina. Se emplearán para ello dentellones de anclaje, de mampostería, cuya profundidad en ningún caso podrá ser menor de 1.00 m y espesor mínimo de 0.40 m. En los extremos de la cresta vertedora se colocarán muros de cabeza, debida- mente anclados al terraplén por medio de dentellones laterales, cuya longitud mínima será de 1.50 m.

La elevación de la cresta vertedora se fijará consideran- do la carga de trabajo a su máxima capacidad, adiciona- da de un bordo libre que nunca será menor a 0.75 m, el que podrá aumentarse de acuerdo con la importancia de la altura fijada a la cortina y la longitud del “fetch”, cuando haya peligro de oleaje.

La zona de descarga al pie del vertedor quedará debida- mente protegida cuando menos con un zampeado. Se procurará que en el canal de descarga se controle el es- currimiento, encauzándolo debidamente y regulando la pendiente, pudiendo hacerse uso en casos especiales de estructuras disipadoras.

De las condiciones topográficas y geológicas de la zona donde se alojará la obra de excedencias o vertedor de demasías, y del carácter del régimen de la corriente aprovechada, de la importancia de la obra, de los cul- tivos o construcciones localizadas aguas abajo, mate- riales y presupuesto disponible, dependerá el tipo de vertedor empleado: cimacio, cimacio Creager, abanico, descarga lateral, de lavadero o simple canalón, para los casos de menor exigencia. Los vertedores más usados

en este tipo de obras son: el tipo lavadero, que se ilus- tra en la Figura.4 y el tipo cimacio, que se ilustra en la Figura. 5.

Figura.4. Vertedor tipo lavadero.

CANAL DE ACCESO CANAL DE DESCARGA

SECCION DE CONTROL

Figura. 5. Vertedor tipo cimacio.

COTA CORONA

N.A.M.E

N.A.N

CANAL DE

ACCESO CANAL DE

DESCARGA

(10)

Para el cálculo de la longitud de la cresta vertedora, se utilizará la fórmula de Francis:

Q = C L HV3/2 --- (7)

En la que: Q= Gasto de diseño de la obra de exceden- cias, que es el de avenida máxima determinado en el es- tudio hidrológico, en m3/seg; L= longitud de cresta, en m; HV = Carga de diseño del vertedor de excedencias, en m; C = Coeficiente del vertedor, se tomará un coefi- ciente de descarga C = 2 m1/2/seg, para perfil cimacio, y 1.45 m1/2/seg, para vertedor lavadero. La altura mínima del vertedor con cresta cimacio tendrá sobre el nivel del piso del canal de acceso 0.80 metros.

Las condiciones restrictivas tan severas, que se señalan para la obra de excedencias en bordos de tierra, podrán modificarse a juicio del ingeniero, cuando se trate de estructuras de este tipo en presas de gravedad o deri- vadoras.

c) Obra de toma. Es la estructura que permite manejar las extracciones del almacenamiento para satisfacer los diferentes beneficios para el cual fue concebida la obra, en tanto se encuentren aguas abajo de la obra. Los tipos más comunes que se utilizan en este tipo de obras son el tipo: Tubería a presión y válvulas a la salida, el tipo muro de cabeza y el tipo torre y galería.

El tipo tubería a presión y válvulas a la salida, se confor- ma con un canal de acceso, que permite la comunica-

ción con el vaso de almacenamiento en niveles bajos del agua en el almacenamiento; una estructura de re- jillas, que evitara la entrada de cuerpos flotantes en el agua en niveles bajos, una tubería que permitirá atra- vesar la sección del bordo, auxiliándose de dentellones para anclar la tubería y para incrementar la trayectoria de filtración, y disminuir el peligro de tubificación, a continuación una caja de válvulas, donde se alojarán de preferencia dos válvulas, una de emergencia y otra de operación, concluyendo la estructura con una caja amortiguadora, donde se disipara la energía cinética, para entregar el agua al canal.

El tipo Muro de Cabeza de obra de toma, inicia en un muro de cabeza, generalmente de mampostería, ci- mentado sobre terreno firme. El paramento aguas arri- ba será vertical, los laterales y el de aguas abajo serán inclinados que garanticen su estabilidad, a partir de aquí inicia el conducto.

La operación de la toma se hace por medio de una compuerta deslizante accionada por un mecanismo elevador, el cual se instala sobre una ménsula de con- creto reforzado anclada al muro de cabeza, o bien, so- bre viguetas empotradas en la mampostería del mismo muro. Delante de la compuerta, sobre la mampostería se dejarán muescas especiales para colocar agujas de madera en caso de descompostura de la compuerta. El acceso al mecanismo elevador se recomienda se haga mediante un pedraplén colocado a mano.

El conducto puede ser de concreto reforzado, precola-

Estructura de Rejillas

Canal de

acceso Tuberia

Dentellones CORONA, ELEV.

Estanque amortiguador

Caja de Válvulas

0+000

PERFIL NATURAL DEL TERRENO N.A.M.E

N.A.N.

TALUD

TALUD

2.5:1 2.5:1

30

ELEV.

o+ o+

Figura 6. Obra de toma tipo tubería a presión y válvulas.

(11)

N.A.M.E N.A.N.

Transición de salida Corona, Elev.

Tuberia

Longitud de la tuberia

Dentellones

Canal de Acceso

MATERIAL IMPERMEABLE

Figura. 7. Obra de Toma tipo muro de cabeza.

do o colado en el lugar de la obra, con diámetro míni- mo de 0.61 metros(24”), alojado preferentemente en una zanja abierta en el terreno natural, para evitar asen- tamientos y provisto de dentellones de concreto, con espaciamiento y dimensiones necesarias de acuerdo con la longitud de la trayectoria de filtración necesaria.

La descarga del conducto de la obra de toma se hace a una caja de mampostería con altura necesaria para evi- tar el derramamiento del agua y de ella saldrá el canal o canales de riego. La descarga también se podrá hacer mediante transición reglada, ligando directamente el conducto con el canal de riego.

El tipo torre y galería de obra de toma, se conforma con una torre, que podrá quedar al inicio, en medio o al final del conducto, que comúnmente este fue parte de la obra de desvío, por lo cual la magnitud es mayor que para lo que se requiere para la obra de toma, por lo que forma una galería, que por lo general trabaja como canal. Inicia en un canal de acceso, y dependiendo si la torre se encuentra al inicio, en medio o al final del con-

ducto, se tendrá la conformación, respectiva, esto es si se encuentra al inicio, iniciara con estructura de rejillas, a continuación una compuerta deslizante, que servirá de emergencia y da acceso al interior de la torre don- de al final se encuentra otra compuerta deslizante que sirve de operación; si la torre se encuentra en medio, o al final la obra se iniciara con una estructura de rejillas, y en la torre se conformaran dos espacios, para ubica las dos compuertas una de emergencia y otra de opera- ción.

En aquellos casos en que por carencia de piedra no sea económico construir la obra de toma de mampostería, se hará con una torre de concreto reforzado, provista de escotaduras para agujas y compuerta deslizante o bien, con dos compuertas, una de emergencia y otra de servicio. La sección interior de la torre tendrá como mínimo 1.00 de cada lado, cuadrada, e interiormente se colocará una escala marina para permitir el acceso para su inspección y mantenimiento.

N.A.M.E

Rejilla Torre

Canal de acceso

Tanque amortiguador

Transición de entrada

Conducto Transición de salida Puente de acceso

Cortina

s

Fig. 8. Obra de toma tipo torre y galería.

(12)

Para diseñar la obra de toma primeramente se debe te- ner el Gasto Normal (Qn) de la demanda que, en función de la superficie de riego, se pueden considerar los si- guientes Coeficientes Unitarios de riego (Cur); a menos que se tenga un estudio específico sobre este aspecto:

En base a coeficientes unitarios de riego (Cur) Superficies (en ha) Cur (en lps/ha)

< 100 2.5

De 100 a 1200 1.75

De 1200 a 2000 1.41

De 2000 a 10,000 1.16

> 10,000 1.0

GASTO EN m3/seg.

SUPERFICIE DE RIEGO EN HECTAREAS TIERRA

REVESTIDO DE C ONCRETO

Utilización de gráficas

N.N.A.= Nivel Normal del Agua en el canal para gasto normal (Qn) Hmáx Hmín N.A.M.E.

N.m.o.

N.N.A.

Sumerg. min. = 25 cm dmáx d Hlim Limitador de gasto

D

Figura.9. Gráfica superficie gasto

Cálculos hidráulicos.

Figura.10.Elementos para el diseño de la obra de toma.

Diseño Hidráulico de Obras de Toma para Presas Pequeñas.

El diseño hidráulico de obras de toma es el proceso median- te el cual se obtiene el diámetro (o tamaño) del conducto, el cual es determinado por iteraciones en función del gasto

de extracción normal (Qn) y del almacenamiento mínimo de operación (Am), bajo el siguiente procedimiento:

1. Se obtiene el Nivel mínimo de Operación Inicial (N.m.o.i) determinando previamente el valor del almacenamiento mínimo de operación (Am) y obteniendo su cota respectiva en el vaso, entrando en la gráfica Elevaciones-Capacidades, así:

Am = CM + 0.1 Cu --- (8)

Figura. 11. El N.m.o. en la gráfica Elevaciones Capa- cidades.

N.A.M.E.

N.A.N.

N.m.o.i.

Cota O. de T.

CAPACIDADES

ELEVACIONES

Vol.

Am CM

Cu 0.1 Cu

2. Se supone un diámetro comercial, o un tamaño construi- ble, del conducto en la obra de toma: un pequeño diáme- tro D, exige gran carga y un gran diámetro D, exige peque- ña carga.

3.Se obtiene la velocidad media, determinando previa- mente la sección transversal del conducto:

V= Q/A ≥1.5 m/seg; para evitar azolvamiento del conducto.

4.Se obtiene la carga mínima de operación, mediante la fórmula:

Donde: Σkx= suma de parámetros de pérdidas de carga lo- calizada.

Las pérdidas de carga localizadas, pueden ser:

a) Rejilla: ---hr= kr v2/2g b) Por entrada: --- he = ke v2/2g c) Por válvulas(o compuertas):---hG= kG v2/2g d) Por cambio de dirección:---hC= kC v2/2g

e) Por salida: --- hS= kS (v-vC)2/2g---... etc.

) 0

. 1 2 ( min 2

D f L k x g

hv  ∑  (9)

(13)

Para determinar el valor de f (factor de fricción), se puede usar la expresión de Swamee-Jain, para Re> 4000:

5.Se determina el Nivel mínimo de operación:

N.m.o.= N.N.A.canal+ hmín --- (11)

Figura 12. Esquema de la Obra de toma y los ele- mentos para el diseño.

6.Se compara el N.m.o. con el N.m.o.i.

Debe ser prácticamente igual (si es mayor se aumenta el diámetro D -o tamaño del conducto) hasta satisfacer esta condición.

7.Se diseña la sección normal del canal (Qn, s y n), obte- niéndose la cota de inicio mediante:

Cota Inicio Canal=Elev.N.N.A.-d = N.A.mín+D+0.25-d --- --- (12)

8. Se determina el gasto máximo de la O. de T. por tanteos.

a) Se obtiene: hmáx = Elev. N.A.M.E.- Elev.N.N.A.

b) Se obtiene: Qmáxinic

c) Se circula este gasto por la sección normal diseñada, obteniéndose así el valor de dmáxi.

d) Se determina el incremento de la carga de operación de la O. de T.: ∆h = dmáxi – d

e) e) Se obtiene la carga máxima real:

Hmáx=Elev.N.A.M.E.-(Elev.N.N.A.+ 0.9∆h)

(10)

2 9 .

10 Re0

74 . 5 7 . log 3

25 . 0









 

D

f

ε

N.A.M.E.

N.N.A.

N.m.o.i.

Cota de Inicio

Estanque Amortiguador N.A.min.

N.m.o.

Sumergencia Mínima Valvulas 100% abiertas para ambos niveles

Hmáx Limitador de gasto

dmáxLlim d Hlim

hmín 25



 

 ∑ 

D f L hmáx A g

Qmáxinic inic kx

1.0

2 3

f) Se determina el gasto máximo real (Qmáx), sustituyen- do Hmáx por hmáxi en la formula del inciso (b).

g) Se circula este gasto (Qmáx), por la sección normal dise- ñada, obteniéndose dmáx.

9. Se diseña el limitador de gasto, ubicado aguas debajo de la obra de toma.

a) Se determina la carga del limitador:

Hlim = dmáx - d b) Se selecciona el coeficiente del limitador:

Si es un vertedor tipo cimacio:

C = 2.0 m1/2/seg Si es un vertedor tipo lavadero:

C = 1.45 m1/2/seg c) Se obtiene el gasto del limitador:

Qlim= Qmáx –Qn

Figura. 13. Elementos geométricos del limitador de gasto.

d) Se determina la longitud del limitador, es conveniente acompañarlo con una pantalla aguas abajo:

Debe evitarse que la obra de toma y el vertedor queden alojados en la misma margen, para evitar obras de cruce, de elevado costo.

IV. Construcción de la obra.

Tomando como base el proyecto efectuado de la obra se procede a su construcción, para lo cual se deberán considerar una serie de recomendaciones, las que se mues- tran a continuación:

Aspectos generales de construcción.

A continuación se da en forma breve una secuencia sobre las actividades por ejecutar en la construcción de una pe-

Hlim Llim

dmáx d

L.B.

Costos de la obra

Insumos Internos

Externos Piedra Arena Grava

Mano de obra Familiar

Contratada Cemento Impermeabilizante Tubería PVC y accesorios Cerca Maquinaria y Equipo

Motoescrepas Tractores D-7 Camión Pipa Camión de volteo Cargador Frontal Rodillo Pata de cabra Palas, Picos Etc.

(14)

queña presa de terracerías, haciendo hincapié en aquellos aspectos en los que hay que tener mayor cuidado en su ejecución.

Se construirá o acondicionará el camino de acceso desde la carretera más cercana al sitio de la obra. Generalmente la misma maquinaria destinada a la construcción de la pre- sa es utilizada en estas labores. De preferencia este cami- no deberá construirse con un ancho mínimo de 7 metros y pendientes no mayores de 1%.

Se pueden atacar también los caminos de acceso a los ban- cos de préstamo de los materiales que se utilizarán en el terraplén. Estos caminos, durante la construcción, deberán tenerse en buen estado de conservación con el objeto de tener un mayor rendimiento del equipo y una menor con- servación del mismo.

Simultáneamente, es conveniente proceder al montaje de las instalaciones para residencia, bodega y taller. Localizán- dolas estratégicamente con relación a las estructuras de la presa; en cuanto se refiere a visibilidad, y que no interfieran los accesos de trabajo.

En algunas ocasiones, es necesario contar con un pequeño polvorín, el cual debe ubicarse fuera de las zonas de traba- jo o habitables. Se recomienda generalmente no tenerlo a una distancia menor de 1 kilómetro del sitio de la obra o poblados vecinos.

Una vez concluidos los trabajos anteriores podrán iniciarse los relativos a desmontes, tanto del área donde se ubicará la presa, vertedor y obra de toma, como la de los bancos de préstamo.

Dado que la superficie por desmontar, para este tipo de obras, es casi siempre pequeña, se utiliza el tractor con cu- chilla normal para su ejecución. Ya desmontada la super- ficie, que marcan las trazas del proyecto, con un margen adicional mayor, se está en posibilidad de iniciar las ex- cavaciones para desplante de cortina, vertedor y obra de toma. Estas excavaciones tienen por objeto remover todos aquellos materiales indeseables para cimentar las estruc- turas de la presa. Por lo que se refiere a la cortina, estas excavaciones casi siempre se realizan con tractor, el cual desplaza el material, que haya necesidad de remover, fuera de las trazas del terraplén y deje una superficie libre para el acceso libre de la maquinaria que posteriormente colocará las terracerías.

Durante el proceso de estas excavaciones y en función de los materiales que vayan apareciendo, se determinará has- ta qué profundidad se tienen que efectuar el nivel de des-

plante del terraplén. Para lograr lo anterior, muchas veces es necesario auxiliarse con la excavación de pozos a cielo abierto; para confirmar la no existencia de estratos permea- bles o cauces sepultados que, en un momento dado, habrá que interceptar ya sea con la totalidad del núcleo imper- meable, con trincheras o dentellones.

Una vez definida la elevación del desplante y sobre todo cuando aparece en parte o en la totalidad de la superficie de cimentación roca fija, se tendrá que efectuar a mano un amacise del material flojo o alterado. Efectuándose el amacise, en algunos casos con la rompedora neumática, ya que el uso de maquinaria pesada, propiciaría la trituración o resquebrajamiento del material de desplante impermea- ble.

Programa de trabajos

La realización de toda obra requiere que sea materializada conforme un programa constructivo previamente medita- do y acorde a las características especiales de la estructu- ra, tanto por la técnica con la cual requiere ser construida, como por el tiempo en que se ha planeado su terminación.

En el caso especial de la construcción de presas de almace- namiento de terracerías, este programa constructivo toma especial relevancia, en virtud de que la estructura tiene que ejecutarse sobre una corriente sujeta a escurrimientos va- riables y que en un momento dado, una mala programa- ción de la ejecución de los trabajos, puede traer como con- secuencia la destrucción de lo ejecutado, daños materiales y en ocasión hasta pérdida de vidas cuando existen comu- nidades aguas abajo de la obra. Por tal motivo, dentro del Programa Constructivo, el control y manejo del río requiere de una especial atención.

Es muy importante aclarar, que la ejecución de la obra den- tro del tiempo programado, depende de que las decisiones técnicas inherentes a este tipo de estructuras sean toma- das oportunamente. Como ejemplo de estas decisiones técnicas se pueden citar entre otras las siguientes: definir hasta dónde se deben profundizar las excavaciones para el desplante de la cortina, obra de toma y vertedor, así como el retiro de los materiales indeseables para la cimentación.

Lo cual, en la mayoría de las ocasiones, se define por defi- ciencias en los estudios de exploración o por cambios geo- lógicos imprevisibles.

Indicar qué tratamiento o preparación hay que darle a la superficie donde se desplantarán las estructuras, en fun- ción de la dureza del material o bien por las irregularidades que presenta la excavación.

(15)

Definir el número de pasadas que hay que dar con el equi- po disponible a las terracerías, para lograr la compacta- ción requerida (93 a 95 %), lo cual se logra generalmente haciendo terraplenes de prueba. En el proceso construc- tivo y por deficiencias en la explotación de los bancos de préstamo, muchas veces se requiere hacer cambios en los taludes de las terracerías; por haber variado las propieda- des mecánicas de los materiales que se están explotando, con relación a las consideradas en el diseño y determina- das en los estudios de Mecánica de Suelos, o bien porque la potencialidad de los bancos de préstamo de material es menor que la supuesta y no resulte ya económico trans- portar ese material a distancias muy grandes, teniendo algún otro tipo de material más cercano que pudiera uti- lizarse mediante la variación de los taludes de la cortina o de las zonas que lo integran.

La profundidad que hay que dar a trincheras o dentello- nes (para la cortina, vertedor y obra de toma), cuando se tienen estratos permeables adyacentes que hay que in- terceptar, requiere que el ingeniero residente tenga una preparación adecuada para tal objeto, o se implemente una oficina regional que atienda este tipo de problemas.

El programa constructivo para estas presas, debe elabo- rarse en una forma muy simplista, partiendo de los volú- menes por ejecutar, la producción del equipo que se dis- pone, fecha de iniciación, período en que se presentan las lluvias, etc.. Dando un orden a las actividades por ejecutar en las diferentes fechas, mediante una secuencia lógica, no olvidando el manejo o desviación del río.

Este programa generalmente se formula por conceptos de trabajo, representándolo gráficamente por medio de un diagrama de barras, marcando claramente el período de ejecución para cada uno de los conceptos, los rendi- mientos diarios que hay que producir, para terminar la obra en el tiempo planeado. Así como los precios unita- rios e importe de cada concepto, para fines de control de erogaciones.

La vigilancia de ejecución de la obra, dentro del progra- ma, se verifica mediante estimaciones semanales; con el objeto de ir cuantificando en todo momento su avance y estar en posibilidad de tomar las acciones necesarias para acelerar el ritmo de construcción de aquellos conceptos de trabajo que se hayan retrasado.

La responsabilidad de vigilar el cumplimiento del progra- ma corresponde a la supervisión o residencia, así como también, la formulación de estimaciones para el pago de los trabajos ejecutados.

Organización de los trabajos.

El costo de un núcleo de maquinaria que se requiere para la construcción de una pequeña presa de terracerías, con relación a los volúmenes por ejecutar, así como los cargos por fletes para su movilización y el costo de los tiempos muertos, obliga a programar la construcción de este tipo de obras, en serie y de preferencia dentro de una misma zona o región, ya que en cierta fase constructiva, es posible liberar algo de equipo.

La supervisión o residencia debe contar con el personal necesario para atender los aspectos de líneas y niveles del proyecto, lo cual se logra generalmente con una brigada topográfica. Además requiere de un laboratorista y 6 auxi- liares que estén determinando el grado de compactación del terraplén, y tomando cilindros de muestra de los con- cretos y morteros. Este personal deberá además vigilar el control de humedad del material impermeable, el cual debe estar alrededor de la óptima, el espesor de capa de las terracerías, la calidad de los materiales y dosificaciones de morteros y concretos.

Figura. 14. Ilustración de un proceso de compacta- ción con rodillo pata de cabra.

Para estas pequeñas presas el equipo de laboratorio re- querido es ínfimo, de bajo costo en relación al monto de inversión en la obra, y consta básicamente de lo siguiente.

Para terracerías: medidor volumétrico, espátulas, charolas, balanza de torsión, horno, cápsulas, equipo proctor, tami- ces, básculas, etc.. Para morteros y concretos: moldes para cilindros, cono para prueba de revenimiento, varilla de 5/8"

de 60 cm de longitud, probetas, crisoles, moldes para mor- tero, mallas, etc..

Cuadro 1. Revenimientos que se recomiendan según el ele- mento estructural a colar.

(16)

Tipo Colado Flúidez Revinimiento en centimetros Mínimo Máximo Promedio

Presas, pilas de puen- tes, cimientos, rellenos pavimentos

Seca 0 8 4

Losas, trabes y muros de sección grande

Plástica 8 12 10

Columnas, muros y formas de sección re- ducida, con gran can- tidad de refuerzos y de difícil acceso

fluido 10 20 15

Para que el control de colocación del material impermea- ble sea efectivo, se deberá tomar un mínimo de 3 calas diarias, o bien, una cala por cada 500 metros cúbicos co- locados, teniendo cuidado de que estas no sean tomadas a espesores mayores de un metro de terraplén. Cuando se requieran respaldos se deberá tomar una cala para deter- minar el peso volumétrico seco con que se vienen colocan- do, por cada 2,000 m3 de material, teniendo en cuenta no rebasar 1 metro de espesor de terraplén. Dado que en estas obras los concretos y mamposterías que intervienen en el vertedor y obra de toma cuyos volúmenes por ejecutar, ge- neralmente son reducidos, el control de calidad tanto de morteros como de concretos, se hará mediante la toma de 4 cilindros por turno de trabajo, para tronarse dos a los 7 días y otros dos a los 28 días de colocado. Estos cilindros se mandarán probar al laboratorio de alguna institución ofi- cial o de alguna facultad próxima a la presa.

La superintendencia, encargada básicamente del aspecto producción de las cantidades de trabajo, debe contar como mínimo con el siguiente personal:

1 Superintendente

1 Encargado de control de costos 1 Almacenista

1 Mecánico Diesel y ayudante 1 Soldador

1 Sobrestante

Operadores de maquinaria 2 Albañiles

6 Choferes Peones en general

Para la atención de los trabajos tanto de residencia y su- perintendencia, se deberá disponer en el sitio de la obra de una oficina, un almacén y un taller, las cuales casi siempre, en este tipo de obras, son desmontables.

Como maquinaria mínima indispensable para la construc- ción de estas pequeñas presas, cuando el banco imper- meable de construcción se encuentre a no más de 1.5 Km de acarreo es el siguiente:

2 Motoescrepas autocargables 2 Tractores D-7

1 Camión Pipa 1 Cargador frontal 4 Camiones de volteo 1 Rodillo Pata de cabra 1 Riper o arado

1 Compresor con equipo de barrenación 2 revolvedoras (1 saco).

En caso de no contar con motoescrepas autocargables se requerirá un tractor D7 adicional, y cuando el banco de préstamo se encuentre mas allá de 1.5 Km, será conve- niente que en lugar de las motoescrepas autocargables se sustituyan por dos cargadores frontales y 16 camiones de volteo.

Operación y mantenimiento.

La operación de este tipo de obras, cuando se tiene una obra de toma, exige que se maneje de acuerdo a la deman- da que se vaya dando, en función de las cabezas de ganado a atender, así como de los cultivos y superficie establecidos en la zona de riego. En caso de satisfacer nada mas al abre- vadero de ganado, sin tener superficie de riego alguna, no lleva mas acciones de operación que permitir el acceso de las cabezas de ganado a la zona del vaso o en bebederos aguas abajo.

El mantenimiento de la obra consistirá en mantener en condiciones normales de funcionamiento todos los com- ponentes que integran la obra, desyerbando permanente- mente las partes de la obra para evitar el crecimiento de plantas, el conservar todos los componentes metálicos debidamente pintados con pintura anticorrosiva, así como engrasar y lubricar las partes movibles de la obra de toma, como compuertas o válvulas.

Costos asociados.

Para este tipo de obras, es necesario que la superintenden- cia lleve un control de los costos de construcción de los diferentes conceptos de trabajo, de tal forma, que sirvan de base para modificar el procedimiento constructivo o en caso de notarse un alto valor en alguno de estos conceptos se mejore la utilización del equipo y sus rendimientos. Tam- bién para que se mejore la programación del equipo para

(17)

Costos de la obra

Insumos

Internos

Externos

Piedra Arena Grava

Mano de

obra Familiar Contratada

Cemento

Impermeabilizante

Tubería PVC y accesorios Cerca Maquinaria y

Equipo

Motoescrepas Tractores D-7 Camión Pipa Camión de volteo Cargador Frontal Rodillo Pata de cabra Palas, Picos Etc.

evitar tiempos muertos, su utilización con el máximo ren- dimiento, la preparación del personal que opera, mantiene y repara el equipo de construcción, el suministro oportuno de refacciones, combustibles y lubricantes. En la construc- ción de estas pequeñas presas debe buscarse abatir los pre- cios unitarios y se maximice los volúmenes de terracerías con relación a los volúmenes almacenados.

Ejemplo de cálculo.

Se tiene un sitio ubicado en la parte alta de la región hi- drológica del Balsas, donde se desea construir un bordo de almacenamiento con fines de abrevadero y pequeño riego, se solicita efectuar el proyecto de dicho bordo para lo cual se tiene:

Ac= 200 Ha = 2 Km2 pm=850 mm Ce=0.12 Kapr=0.6 Ev=1.05

QAV.MAX.= 3.1 m3/seg (met. Secc. y Pend.); F= 0.45 Km

Información topográfica para la Curva Áreas Capacidades:

Elevación (m) Área (m2) Capacidades (en m3)

1270 100.0 ---

1271 730.0 415.0

1272 2,810.0 2,185.0

1273 5,830.0 6,505.0

1274 11,750.0 15,295.0

1275 19,750.0 31,045.0

1276 28,280.0 55,060.0

1277 40,250.0 89,325.0

1278 49,390.0 134,145.0

1279 60,000.0 188,840.0

Solución:

Primero se construye la curva Áreas y Capacidades contra elevaciones:

A continuación se determina el volumen escurrido:

Ve=Ce pm Ac= 0.12×0.85×200×104 Ve = 204,000 m3

Considerando un Coeficiente de aprovechamiento (Kapr) de 0.6, el volumen aprovechable es:

Vapr = Kapr × Ve =0.6×204,000 = Vapr= 122,400 m3

Figura. 15. Gráfica Elevaciones Áreas Capacidades

(18)

Entrando a la curva de Áreas Capacidades, se determina la Capacidad Total de Almacenamiento, resultando que:

CTA = 112,000 m3, que se ubica en la cota 1,277.50 m.s.n.m.(N.A.N.), siendo esta la cota donde se ubicara la cresta de la obra de excedencias, arrojando un área de em- balse de 4.5 ha, según la Figura 15.

La capacidad de azolves se calcula con:

Caz= Kaz Nu Ve=0.0015×25×204,000=7,650 m3, adicionando a esta la capacidad para cría de peces como 2,350 m3, se toma como capacidad muerta a:

CM = 10,000 m3, que al llevarse este a la curva Elevaciones Capacidades se ubica el N.A.min. en 1,273.40 m, cota a la que se ubicara la base de la obra de Toma, arrojando un área de embalse de 0.8 ha, según la Figura 15.

La capacidad Útil, es:

Cu= CTA - CM Sustituyendo valores:

Cu = 112,000 – 10,000= 102,000 m3

Cu = 102,000 m3, verificando la segunda restricción hidrológica, a través de la Cuc= Vapr/Ev= 122,400/1.05=116,571 m3, entonces como: Cu < Cuc, esta bien.

Considerando un 10% de la CTA, como pérdidas por evapo- ración e infiltración, el Volumen útil es:

Vu = Cu – Vper= 102,000-11,200= 90,800 m3

Este volumen es el que se destina integramente a los be- neficios, tanto para abrevadero como para una pequeña superficie de riego.

Determinación de las capacidades de abrevadero y riego.

El volumen útil destinado para abrevadero y riego depen- derá del tamaño y profundidad de la construcción y del volumen de los escurrimientos que se encaucen hacia el almacenamiento. El primero esta supeditado al coeficiente de agostadero, al tamaño de los potreros y a otros facto- res limitativos. Dentro de los aspectos que deben consi- derarse para determinar el volumen útil para abrevadero, pueden mencionarse, entre otros, la precipitación pluvial, coeficiente de escurrimiento, los que fueron considerados para el abastecimiento, cantidad de ganado, terreno sobre el que se construye, pérdidas por filtración y por evapora- ción, etc.

El número de cabezas que pueden pastar en un potrero, es determinado por la cantidad de forraje que en él se pueda obtener; ello condiciona, en gran medida, el tamaño del abrevadero, tomando además en consideración la distan- cia que el ganado tiene que cubrir de los pastizales a los aguajes, condición muy importante para que no pierdan más de las energías necesarias.

El número de cabezas está determinado por la siguiente expresión:

a 2a

c

C

d n 100 π

(1)

En la que:nC = Número de cabezas, da = Distancia máxima en Km que puede recorrer el ganado para abrevar; 16 Km para una cabeza de ganado mayor y 8 Km para una cabeza de ganado menor; y Ca = Coeficiente de agostadero, expre- sado por el número de hectáreas que son necesarias para mantener una cabeza; 10 ha/cab. en donde predomina el mezquite y 20 ha/cab. en donde predomina la gobernado- ra y pastos naturales. El factor 100 resulta de convertir Km2 en hectáreas.

Para determinar la capacidad necesaria de un abrevadero se puede emplear la siguiente fórmula:

en la que:

Va = Volumen útil para abrevadero en m3

Dd = Dotación diaria de agua por cabeza de ganado en lt.

Td = Tiempo en días que se considera que el ganado to- mará agua en el abrevadero(en el tiempo de lluvia toman agua en cualquier depósito o charco).

P = Coeficiente de pérdidas, originado en la filtración o evaporación.

da y Ca = tienen el mismo significado anterior.

Ejemplo de aplicación de la fórmula.

Para la región donde se ubica el sitio, considerando que existen pastos naturales y gobernadora, se toman los si- guientes valores para los elementos de la ecuación para el volumen de un abrevadero.

(2)

C a

P T 2 D d a 0.1π

V a 

d d

Referencias

Documento similar

Proporcione esta nota de seguridad y las copias de la versión para pacientes junto con el documento Preguntas frecuentes sobre contraindicaciones y

Ciaurriz quien, durante su primer arlo de estancia en Loyola 40 , catalogó sus fondos siguiendo la división previa a la que nos hemos referido; y si esta labor fue de

Las manifestaciones musicales y su organización institucional a lo largo de los siglos XVI al XVIII son aspectos poco conocidos de la cultura alicantina. Analizar el alcance y

Este acercamiento entre Roma y la Gran Bretaña lo atribuía Azara al Padre Ricci, general de los jesuítas (1758-73), quien, siempre ateniéndonos al juicio del agente, había

En la parte central de la línea, entre los planes de gobierno o dirección política, en el extremo izquierdo, y los planes reguladores del uso del suelo (urbanísticos y

E Clamades andaua sienpre sobre el caua- 11o de madera, y en poco tienpo fue tan lexos, que el no sabia en donde estaña; pero el tomo muy gran esfuergo en si, y pensó yendo assi

Habiendo organizado un movimiento revolucionario en Valencia a principios de 1929 y persistido en las reuniones conspirativo-constitucionalistas desde entonces —cierto que a aquellas

o Si dispone en su establecimiento de alguna silla de ruedas Jazz S50 o 708D cuyo nº de serie figura en el anexo 1 de esta nota informativa, consulte la nota de aviso de la