1.- INTRODUCCION Se entiende por obra hidráulica o infraestructura hidráulica a una construcción, en el campo de la ingeniería civil, civil, donde el elemento dominante tiene que ver con el agua.. Se puede decir que las obras hidráulicas constituyen un conjunto de agua estructuras construidas con el objetivo de controlar el agua, cualquiera que sea su origen, con fines de aprovechamiento o de defensa. piedra,, hormigón hormigón o o materiales sueltos, que se construye PRESA.- fabricada de piedra habitualmente en una cerrada o desfiladero sobre un río río o o arroyo arroyo.. Tiene la finalidad de embalsar embalsar el el agua agua en en el cauce cauce fluvial fluvial para elevar su nivel con el objetivo de derivarla, mediante canaliaciones de riego, para su aprovechamiento en abastecimiento o regadío regadío,, laminación de avenidas !evitar inundaciones aguas abajo de la presa" o para la producción de energía mecánica al mecánica al transformar la energía potencial del almacenamiento en energía cin#tica y cin#tica y esta nuevamente en mecánica y que así se accione un elemento móvil con la fuera del agua. $a energía mecánica puede aprovecharse directamente, como en los antiguos molinos,, o de forma indirecta para producir energía el#ctrica, molinos el#ctrica, como se hace en las centrales hidroel#ctricas. hidroel#ctricas.
VERTEDERO.- %l vertedero hidráulico o aliviadero es una estructura hidráulica destinada a propiciar el pase, libre o controlado, del agua en los escurrimientos superficiales, siendo el aliviadero en e&clusiva para el desag'e y no para la medición. %&isten diversos tipos seg(n la forma y uso que se haga de ellos, a veces de forma controlada y otras veces como medida de seguridad en caso de tormentas en presas. DESCARGA DE FONDO Se denomina descarga de fondo a una estructura hidráulica, asociada a las presas hidráulicas.. Su función puede ser) hidráulicas garantiar el caudal ecológico inmediatamente ecológico inmediatamente aguas abajo de una presa* permitir el vaciado del embalse embalse para para efectuar operaciones de mantenimiento en la presa* reducir el volumen de material sólido depositado en pro&imidad de la presa. +ado que el agua sale de la presa con una presión considerable, si el chorro no es controlado adecuadamente puede provocar erosiones localiadas peligrosas para la estabilidad de la presa misma. or ese motivo las descargas de fondo siempre están equipadas con disipadores de energía.
ANTECEDENTES DE LA REPRESA DE LA AGOSTURA $a laguna $a ngostura es una laguna laguna artificial artificial en olivia olivia,, ubicada en la provincia de %steban re en re en el departamento de /ochabamba. /ochabamba . Su nombre oficial es 01epresa 2#&ico3, y está ubicada a 45 6m de la ciudad de /ochabamba,, a una altura de 7588 m sobre el nivel del mar. Tiene /ochabamba Tiene unas dimensiones má&imas de 9,5 6m de largo por 7 6m de ancho y una superficie de 48,: 6m;. Se construyó con la cooperación del gobierno de 2#&ico 2#&ico y y se inauguró el 9 de enero de 49<:, fue la primera y la más grande represa construida en el país, con la finalidad de proveer agua para riego. /ontiene unos 5: millones de metros c(bicos de agua almacenada para el riego, r iego, en las regiones del =alle =alle lto, =alle =alle /entral y =alle ajo del departamento de /ochabamba. $a laguna se caracteria por su forma alargada, y por ser uno de los sitios de turismo local, ya que se puede acampar en caba>as construidas en sus orillas y pescar.
%l docente 2Sc. ?ng. %scobar Seleme 2arco, nos dio el trabajo de averiguar sobre la presa de la angostura con el objetivo de obtener las mediciones de las compuertas y poder hallar las fueras hidrostáticas de la laguna angostura.
2.- OBJETIVO 2edir la @r para determinar la presión hidrostática del agua sobre la presa de tierra y las compuertas de la presa de la angostura. Tener mejor conocimiento con la visita a la represa de la angostura y poder obtener la presión hidrostática del agua de la represa de la angostura %l docente 2Sc. ?ng. %scobar Seleme 2arco, nos dio la tarea con el objetivo de ampliar nuestros conocimientos sobre las represas de que material están contruidas, que función cumplen, cuanto tiempo ya llevan desde que se construyo y que tipo de represa es.
3.- MARCO TEORICO $a presa es una estructura hidráulica que forma un almacenamiento previamente elegido cambiando el r#gimen natural del escurrimiento al r#gimen artificial de la demanda de acuerdo con el fin o los fines que se destine.
3.1.- PARTES DE UNA PRESA - =aso - /ortina - %structura de desvio - %structuras de toma - %structura de e&cedencia
3.2.- TIPOS DE PRESAS Presa de graedad Aue tienen el agua gracias al tipo de material empleados, como mampostería u hormigones.
Presa de !"#$ra%&er$e @ormadas por una pared impermeables situadas aguas arribas, y contrafuertes resistente para su estabilidad, situado aguas abajo.
Presa de ar!"-'"edra Aue aprovechan el efecto transmisor del arco para transferir los empujes del agua al terreno.
Presa de $(erra " de es!"))era /on un nucleo de material arcilloso, que a veces es tratado químicamente o con inyecciones de cemento. %ste tipo de presa es necesario en terrenos poco estables.
Presas de e)e*e#$"s s(# $ra'ar
$as presas de tierra y piedra utilian materiales naturales con la mínima transformación, aunque la disponibilidad de materiales utiliables en los alrededores condiciona la elección de este tipo de presa. %l desarrollo de las e&cavadoras y otras grandes máquinas ha hecho que este tipo de presas compita en costos con las de hormigón. $a escasa estabilidad de estos materiales obliga a que la anchura de la base de este tipo de presas sea de cuatro a siete veces mayor que su altura. $a cuantía de filtraciones es inversamente proporcional a la distancia que debe recorrer el agua* por lo tanto, la ancha base debe estar bien asentada sobre un terreno cimentado. $as presas de elementos sin trabar pueden estar construidas con materiales impermeables en su totalidad, como arcilla, o estar formadas por un n(cleo de material impermeable reforado por los dos lados con materiales más permeables, como arena, grava o roca, el n(cleo debe e&tenderse hasta mucho más abajo de la base para evitar filtraciones.
3.3.- DETERMINACION DE LA ESTABILIDAD %n el análisis de estabilidad e presas se requiere garantiar que los esfueros má&imos y minimos en la base de la presa sea de compresión, para que toda la base de la presa este soportando los esfueros. ara ello se debe garantiar que la fuera resultante en la base en la presa este localiada en el tercio medio de la presa. %l chequeo de estabilidad de presas se debe verificar para condiciones de enbalse lleno y embalse vacio, y analiar la situación mas desfavorable. %n condiciones de equilibrio estatico se debe verificar que la presa no presente rotación o volcamiento alrededor de ninguno de sus ejes. %sto significa que los momentos producidos por las fueras que inducen al volcamiento de las presa y las fueras resistentes este equilibrados. ara esta verificación se requiere hacer un análisis estatico de las fueras actuantes Bna ve conformada las secciones de la presa y la secuencia estratigráfica, se procedió al análisis de estabilidad utiliando los procedimientos del estado límite de equilibrio y el m#todo del elemento finito, com(nmente aceptados en la práctica profesional. %n el caso del procedimiento del estado límite de equilibrio está dividido en) a" m#todos simplificados!por ejemplo, el m#todo Crdinario, el m#todo ishop, etc.", ya que (nicamente cumplen con el equilibrio de momentos, y b" m#todos rigurosos, m#todos de Spencer y 2orgenstern-rice, por considerar tanto el equilibrio de fueras como el de momentos. /abe mencionar que el
m#todo de ishop proporciona resultados similares a los obtenidos por los m#todos rigurosos,lo que le concede una gran ventaja. Sin embargo, el m#todo de Spencer y Danbu aceptan cual-quier superficie de falla !circular, plana, etc.", a diferencia de los m#todos Crdinario y de ishop!+uncan, 499E". /on lo descrito anteriormente y por las características de los materiales de lapresa, se emplearon los m#todos de Danbu y Spencer en el análisis de estabilidad de la sección7, siendo, por otra parte, la más alta e importante de la cortina. ara el análisis de la estabilidad de la presa se consideraron tres condiciones de análisis) flujo establecido, vaciado rápido y sismo !utiliando el programa F%CSTB+?C". %n la tabla 4 se muestran estas tres condiciones de análisis y los factores de seguridad mínimos que deben cumplir para garantiar la segu-ridad estructural de la cortina.
3.+.- Pres(,# (dr"s$$(!a Bn fluido pesa y ejerce presión sobre las paredes y el fondo del recipiente que lo contiene y sobre la superficie de cualquier objeto sumergido en #l. %sta presión, llamada presión hidrostática, provoca, en fluidos en reposo, una fuera perpendicular a las paredes del recipiente o a la superficie del objeto sumergido sin importar la orientación que adopten las caras. Si el líquido fluyera, las fueras resultantes de las presiones ya no serían necesariamente perpendiculares a las superficies. %sta presión depende de la densidad del líquido en cuestión y de la altura del líquido con referencia del punto del que se mida. Se calcula mediante la siguiente e&presión)
+onde, usando unidades del S?, es la presión hidrostática !en pascales"* es la densidad del líquido !en 6ilogramos partido metro c(bico"* es la aceleración de la gravedad !en metros partido segundo al cuadrado"* es la altura del fluido !en metros". Bn líquido en equilibrio ejerce fueras perpendiculares sobre cualquier superficie sumergida en su interior es la resión atmosf#rica !en pascales"
3./.- FUER0AS DEBIDO A LA PRESIN DE LUIDOS SUPERFICIES PLANAS 4ORI0ONTALES /onsideremos el estanque de la figura, el que contiene un líquido de
densidad r. +eterminemos la fuera de presión del líquido sobre el fondo. $a fuera de presión está dada por @ G p . Trabajando con presiones relativas) p G rgh y G ab +e este modo, la fuera de presión es @ G rghab ero hab corresponde al volumen del líquido sobre la superficie, =, o sea tenemos @ G rg= ero r= es la masa del líquido sobre la superficie, m, quedando la fuera) @ G mg 1esultando que la fuera de presión sobre una superficie horiontal es igual al peso del fluido sobre ella. @v G eso del líquido sobre la superficie
SUPERFICIES PLANAS 4ORI0ONTALES H/uál habría sido el resultado si trabajamos con presiones absolutasI %n este caso, la fuera de presión está dada por @ G pabs . pabs G rgh J patm y G ab +e este modo, la fuera de presión es @abs G !rgh J patm" ab @abs G rghab J patmab @abs G J patm ab C sea, #n t#rminos de presiones absolutas, la fuera vertical es igual al peso del líquido sobre la superficie libre más la fuera que ejerce la presión atmosf #rica en la superficie.
SUPERFICIES PLANAS 4ORI0ONTALES /onsideremos el caso en que el líquido está debajo de la superficie. /alculemos la fuera de presión del líquido sobre la superficie 4. Trabajemos con presiones relativas. $a superficie se encuentra a una profundidad h4 de la superficie libre del líquido. $a presión del líquido a una profundidad h4 es p G rgh4 y el área de la superficie en la que act(a esta presión es G bc.
+e este modo, la fuera de presión es @ G rgh4bc ero h4bc corresponde al volumen un volumen sobre la superficie) @ G rgh4bc ero h4bc corresponde al volumen un volumen sobre la superficie que estamos calculando la fuera, =sobre @ G rg=sobre @ G msobreq @ G sobre C sea, la fuera de presión corresponde al peso del volumen de líquido que estaría entre la superficie en la cual estamos calculando la fuera hasta el nivel de la superficie libre
SUPERFICIES PLANAS VERTICALES +eterminemos ahora la fuera sobre una pared vertical. /onsideremos para ello la superficie 7 del estanque. SB%1@?/?%S $KS =%1T?/$%S $a presión en el punto !4" es p4 G rgh4 $a presión en el punto !7" es p7 G rg!h4Jh7" Se genera el siguiente prisma de presiones) $a fuera de presión corresponde al volumen del prisma de presiones, = ) @ G = = G L!p4Jp7" bh7 1eemplaando los valores de p4 y p7 ) = G Lrg!7h4Jh7"bh7 @ G Lrg!7h4Jh7"bh7 @ G = %l resultado que la fuera de presión corresponde al volumen del prisma de presiones puede generaliarse para cualquier forma de la superficie plana.
SUPERFICIES PLANAS INCLINADAS $a presión en la arista superior de la superficie inclinada es p4 G rgh4 y en la arista inferior p7 G rgh7 Se forma el siguiente prisma de presiones)
$a situación es id#ntica que la que se tiene para una superficie vertical. +ebe evaluarse el prisma de presiones. %n este caso = G L!p4Jp7"a$ 1eemplaando los valores de las presiones , la fuera de presión sobre la superficie inclinada es) @ G Lrg!7h4Jh7"a$ 1ecordar que la fuera es perpendicular a la superficie.
FUER0A SOBRE SUPERFICIES PLANAS5 UN RESULTADO GENERAL uede demostrarse el siguiente resultado que es válido para cualquier superficie plana) $a fuera sobre una superficie plana es igual a la presión en el centrode gravedad de la superficie por el área de la superficie C sea @ G p/F
FUER0A SOBRE SUPERFICIES PLANAS pliquemos la ecuación al @ G p/F al problema anterior. $a presíón en el /F lo calculamos como p/F Grgh/F +onde h/F es la distancia desde la superficie libre al /F de la superficie.
FUER0A SOBRE SUPERFICIES PLANAS p/F Grgh/F +eterminemos hcg de la geometría) h/F G h4 J Lh7 $uego, la presión en el /F es) p/F Grg!h4 J Lh7" %l área de la superficie inclinada es G a$ or lo que la fuera es) @ G rg!h4 J Lh7" a$ Sacando el L del par#ntesis) @ GL rg!7h4 Jh7" a$
%ste es el mismo resultado anterior 1ecordar que la fuera act(an perpendicular a la superficie
FUER0AS DEBIDO A LA PRESIN DE LUIDOS SOBRE SUPERFICIES CURVAS Ko debemos olvidar que la fuera de presión la podemos descomponer en una componente vertical y dos horiontales. /onsideremos un recipiente con una pared formada por un cuarto de cilindro de rario 1 y longitud a, que contiene un líquido de densidad r. pro&imemos la superficie curva a una serie de superficies planas como se muestra en la figura. nalicemos las fueras actuando sobre estas superficies.
FUER0A VERTICAL $a fuera vertical sobre cada una de las superficies planas horiontales es igual al peso del líquido sobre ella. Si hacemos que el ancho de las superficies planas sea muy peque>o, podemos llegar a tener la superficie curva y la fuera vertical termina siendo igual al peso del líquido entre la superficie sólida y la superficie libre del líquido) @v G
FUER0A 4ORI0ONTAL $a fuera horiontal sobre cada una de las superficies planas verticales ya fue determinada. ?ndependientemente si la superficie es curva o plana, la fuera horiontal es igual a la fuera de presión que act(a sobre la proyección de la superficie curva sobre un plano vertical, perpendicular a la dirección de la fuera. %sta fuera puede calcularse mediante el prisma de presiones o usando @ G p/F.
PRINCIPIO DE ARUMEDES H/uál es la fuera de presión que act(a sobre un cuerpo sumergidoI /onsideremos el cuerpo de la figura, sumergido en un líquido de densidad r. Sobre la superficie que define el volumen del cuerpo, las fuera de presión resultante puede descomponerse en una vertical y dos horiontales. +eterminemos la resultante de las fueras horiontales. +ebemos calcular @M4 y @M7 /onsideremos la relación @M G p/F )@ @M4G p/F+
@M7G p/F/+ $as áreas + y /+ son iguales, ya que ambas corresponden a la proyección del volumen sobre un plano vertical. or ser iguales, tienen el mismo /F. or lo tanto @M4 G @M7 C sea, las fueras horiontales de presión se anulan. +eterminemos la resultante de las fueras verticales. +ebemos calcular @=4 y @=7. Na vimos que la fuera de presión vertical es igual al peso del liquido entre la superficie del cuerpo y la superfice libre del líquido. $a fuera sobre la superficie superior es igual al peso del agua sobre la superficie /, es decir) @= descendente G r=%/@g. +el mismo modo, la fuera sobre la superficie inferior es @= ascendente G r=%+/@g. +e donde resulta que la fuera neta es)@= G rg!=%+/@ O=%/@" ero !=%+/@ O=%/@" corresponde al volumen del cuerpo, = /+ . or lo que la fuera vertical es) @= G rg=/+ C sea, corresponde al peso de un volumen de líquido igual al del cuerpo. %sta fuera es ascendente y se le denomina empuje, %) % G r g=/+ Si es el peso del cuerpo, entonces se cumple que) P %, el cuerpo se hunde Q %, el cuerpo flota @$CT/?RK $a línea de flotación de un cuerpo está dado por el equilibrio entre el peso del cuerpo y la fuera vertical ascendente debido a la presión. G rg=sumergido /omo el peso del volumen de agua desplaada es el empuje, podemos escribir la condición de flotación) G% +onde % rg=sumergido
%n el caso de gases, la fuera de presión es simple de calcular, ya que la presión puede considerarse que no varía con la altura. %n el caso de superficies planas , la fuera de presión está dada por) @Gp donde p es la presión del gas y es el área de la superficie plana.
FUER0AS DEBIDO A LA PRESIN DE GASES SOBRE SUPERFICIES PLANAS /onsideremos que el recipiente de la figura contiene un gas a presión pg . $a fuera actuando en algunas de las paredes es) ared vertical 4 ) @ G pg cb @ondo ) @ G pg cd ared inclinada ) @ G pg ce ared vertical 7 ) @ G pg !dbJL!a-d"b"
+.- DESARROLLO
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@uimos a sacar las medidas de las compuertas de la represa de la angostura 2edimos la gresta %l largo de la 1epresa %l ancho Se pudo observar que la represa es de tierra Tambien logramos observar que el nivel del agua es muy bajo 1ealiamos el imforme Mallamos la presion hidrostatica del agua de la 1epresa de la ngostura Mallamos la presion hidrostatica de las compuertas Mallamos los talud Mallamos el angulo de inclinacion de la represa de la angostura
/.- CONCLUSIONES @ue una buena e&periencia al poder ir a sacar las medidas de la represa de la angostura logramos observar que el nivel de agua descendio hacia abajo. $a represa de la ngostura es de tierra y se construyo con el objetivo de riego y atraccion turistica. Tiene seis compuertas que son simetricas tiene pilares en forma circular y tiene una gresta no muy largo y que por ahora no hay mucha presion hidrostatica por el motivo de que el nivel del agua esta muy abajo. %ste trabajo fue de mucha importacia para cada uno de los integrantes del grupo porque aprendimos muchas cosas que nos serviran en nuetro trabajo laboral. 1ecomendaciones seria que tengan mucho cuida en el momento de realiar las medidas y tambien tener mucho cuidado al momento de realiar los calculos que se desean saber.
6.- ANE7OS5
INDICE INTRODUCCION 888888888888888888888 1 OBJETIVO 888888888888888888888888 2 MARCO TEORICO 88888888888888888888.. 3 DESARROLLO 8888888888888888888888. + CONCLUSIONES 888888888888888888888. / ANE7OS 8888888888888888888888888 6
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INFORME REPRESA ANGOSTURA ESTUDIANTES:
COCA ENCINAS MANFRED GIRON TERAN MELINA PUMA FLORES FELIPE RAMIREZ POMA ADAN VARGAS ZUBIETA CAROLINA
DOCENTE:
MSc. Ing. ESCOBAR SELEME MARCO
MATERIA:
HIDRAULICA I
FECHA:
24 DE MAYO DEL 201
CBBA-BOLIVIA