Informe Bocatoma El Cozo

UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO

PESE#$ACI)#

FACULT ACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

INDICE

6

I#$&+UCCI)# I#F&'E +E 8ISI$A A CA'P&

7 9

U%ICACI)# : *&CA*I.ACI)# CAAC$EIS$ICAS

; <

-E&'&F&*)-ICAS CAAC$EIS$ICAS HI+&*)-ICAS

<

'AC& $E)IC&

=

C&#C*USI&#ES +ISE?& +E U#A PESA

PRESENTACIÓN

>; ><

E$APAS +E U# P&:EC$& PA$ES +E U#A PESA

6@ Se 7@

P&CES& C&#S$UC$I8& +E U#A PESA

76

C&#C*USI&#ES : EC&'E#+ACI&#ES



nos hace grato a nuestra Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil, de la Facultad de Ingeniería, de la Universidad de Huánuco la !resentaci"n del Informe I# SI$U de la %&CA$&'A %&CA$&'A ( SIF)# ( CA#A* +E IE-& +E *AS C&'U#I+A+ES +E E* C& C&.& .& ( /&$ /&$&SH ( 'AA% AA%A' A'%A %A corr corres es!o !ond ndie ient nte e

al curs curso o de

ES$UC$UAS HI+0U*ICAS1 Este tra2a3o una ve4 finali4ado, !ermitirá en nosotros un 2uen a!rendi4a3e 5 me3or com!rensi"n del curso1

ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS

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FACULT ACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

INTRODUCCIÓN

En el !resente informe se sustentará los resultados, eB!eriencias 5 com!araciones de los los dato datoss o2te o2teni nido doss I# SI$U SI$U de la 4ona 4ona sele selecc ccio iona nada da !or !or el gru! gru!o o de Estructuras Hidráulicas1 El o23eto de estudio seleccionado fue la %&CA$&'A %&CA$&'A ( SIF)# ( CA#A* +E IE-& +E *AS C&'U#I+A+ES +E E* C&.& ( /&$&SH  'AA%A'%A Due está u2icada a una hora 5 media de la ciudad de Huánuco1 ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS

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FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

El !ro5ecto asegura la conservaci"n del medio am2iente 5 a2astecer de agua las comunidades de E* C&.&, /&$&SH : 'AA%A'%A con fines agrícolas1 El PEAH a través de su !rograma de irrigaciones a!rovechando el recurso hídrico !roveniente del rio Co4o1 El o23etivo del !resente !ro5ecto es construir el canal de riego de 6676@ m1 5 la 2ocatoma con ca!acidad !ara trans!ortar @1;@ m7Gseg1 Incrementándose con ello la !roducci"n 5 !roductividad de la 4ona 5 me3orando el nivel de la !o2laci"n 2eneficiaria1 *a finalidad de este informe nos dará un me3or entendimiento en cuanto a la relaci"n Due eBiste entre la teoría dictado en clase 5 sustentado !or algunos autores de li2ros,

más la !ractica reali4ada en cam!o em!leado a nuestro

conocimiento del curso de Estructuras Hidráulicas1

OBJETIVOS DE LA VISITA

 &2tener conocimientos so2re la construcci"n 5 criterios de diseo de o2ras hidráulicas %&CA$&'A  SIF)#  CA#A* +E IE-&J1  Incrementar la !roducci"n 5 !roductividad agrícola de la 4ona 5 me3orando el nivel de la !o2laci"n 2eneficiaria1


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 Conocer la infraestructura 5 mecanismo de funcionamiento de la 2ocatoma, sif"n 5 sistema de canales1

 Identificar las venta3as 5 desventa3as en la construcci"n de una 2ocatoma, sif"n 5 sistema de canales1  Identificar la diversidad de usos del canal a lo largo de su recorrido1  8er la condici"n actual del canal1

ANTECEDENTES

El !ro5ecto de riego otosh, es una necesidad de los !o2ladores desde hace más de 6@ aos, en ese tiem!o son varias las instituciones gu2ernamentales Due han reali4ado tra4os to!ográficos !ara el canal !ero ninguno de ellos se han decidido a llevar a ca2o este !ro5ecto1


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*as actividades de construcci"n del canal demandara la e3ecuci"n de estructuras rígidas de revestimiento del canal, am!liaci"n del canal 5 la 2ocatoma1 : la revegetali4aci"n como !lantaciones forestales e instalaci"n de co2erturas vivas con el fin de esta2ili4ar 5 !roteger al suelo de las !osi2les erosiones Due se !uedan dar es!ecialmente en é!ocas de invierno1


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INFORME DE VISITA A CAMPO

DESCRIPCIÓN DEL AREA DE ESTUDIO


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1. LOCALIZACIÓN:

 DISTRITO : Huánuco1  PROVINCIA : Huánuco1  DEPARTAMENTO: Huánuco1 Sus coordenadas geográficas sonK

BOCATOMA: >< * 7=<>1;< G U$' <=@>6LL1@;  6,>;L m1s1n1m1 Km. 10+000 : >< * 7LL9L<1<7 G U$' <=@6L>;1=7 Km. 22+580 : >< * 796@;19 G U$' <<=;@<>1@

2. TOPORAF!A: Esta com!rendido entre las cotas Due van desde 6>;L a 97 m1s1n1m1 la !rimera se sitMa la 2ocatoma del canal 5 la segunda en el nacimiento de los tri2utarios del rio Co4o1 En la !arte alta, colindante con el divortium aDuarum, su configuraci"n to!ográfica es varia2le, desde ligeramente ondulada 5 colinosa, con laderas de gradiente ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS

Página !



moderada !or efecto glacial !asado, hasta fuertes relieves de Due2rada Due muchos casos !resentan afloramientos rocosos1 Su !arte media, !osee una configuraci"n to!ográfica dominante de Due2rada, donde los cursos !rinci!ales son encaonados denota relieves mu5 accidentados en laderas de fuertes !endientes 5 áreas Due fisiográficamente ocu!an laderas 5 !aredes de valle, tí!icos de los interandinos1 En su !arte 2a3a, el !iso del valle es de to!ografía suave, largo 5 estrecho, limitado !or laderas de fuerte !endientes1 $o!ográficamente, el área del estudio se divide en mu5 accidentado 5 rocoso tramo @@@@  66@@J, caracteri4ado !or !resentar !endientes ma5ores a LN en la ma5oría del recorrido, accidentado tramo del 66@@ al 7@@J, se caracteri4a !or !resentar una !endiente entre 7@ a @N, 5 ondulado tramo @@ al ><@<@J se caracteri4a !or !resentar una !endiente moderada entre 6@ 7LN1 El canal de irrigaci"n se desarrolla desde la cota de 6,>;L m1s1n1m1 en el rio Co4o u2icaci"n de 2ocatomaJ, hasta la cota 6,>6@ m1s1n1m1 en Ca5hua5na1

". SUELOS: *os suelos son generalmente de teBtura ti!o Franco(arenoso, Franco(arcilloso, Arcillo(arenoso segMn clasificaci"n US Soil Conservation ServiceJ, de coloraci"n ro3i4a en su ma5oría, eBisten 4onas con características a!ro!iadas !ara ciertos cultivos !a!a, maí4, hortali4as, etc1 $am2ién eBisten terrenos con !endientes !ronunciadas Due no se !ueden utili4ar !ara cultivos, son de a!titud forestal1

#. $IDROLOIA: #.1 UBICACIÓN DE LA CUENCA: *a cuenca dl rio Co4o nace de la confluencia de las su2cuencasK - Su2 Cuenca Chaulan - Su2 Cuenca 'argos


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% SUB CUENCA C$AULAN: El rio 'il!o nace de la cota ,@@ m1s1n1m1 5 conflu5e con el rio #io ( :aruma5o en la cota 6,=@ m1s1n1m1 tiene una longitud de >=1; m1 5 una !endiente de @1@97 en su desarrollo reci2e del a!orte de varias Due2radas siendo las más im!ortantes Cancania, Cha3tara3a 5 :ana5acu !rovenientes de manantiales 5 Due2radas !erennes, eBistiendo además Due2radas tem!orales con a!ortes eventuales, la su2 cuenca Chaulan tiene una densidad de drena3e de @19 mGm6, una frecuencia de ríos de @1>7 ríosGm61

% SUB CUENCA MAROS: El recorrido del rio #io :aruma5o discurre desde la cota ,6L@ m1s1n1m1 5 desciende hasta los 6,=@ m1s1n1m1 con longitud de >;16 m1 5 una !endiente de @1@961 Este río Due origina la su2 cuenca 'argos, está formado !or diversas Due2radas siendo las más im!ortantes las de Huilcahuari, Uru2am2a 5 ChaDuillacu, todas de aguas !ermanentes !rovenientes de manantiales, lagunas HuilcahuariJ, o a!ortes su2 su!erficiales eBisten además Due2radas de aguas tem!orales, cu5os a!ortes solo se !roducen en los meses lluviosos, la su2 cuenca 'argos !osee una densidad de drena3e de @196 mGm6, una frecuencia de ríos de @16> ríosGm6 5 una !endiente de los terrenos de @1@661

5. EOLO!A: En la cuenca del rio Higueras, se hallan rocas ígneas, sedimentarias 5 metam"rficas, así como tam2ién material no consolidado, la secuencia estratigráfica encontradaK

 RUPO MITU: Sus características litol"gicas varían segMn las áreas, !resentándose conglomerados, areniscas 5 volcánicos hi!a2isales1 *os conglomerados !oseen matri4 arc"sica con gui3arros de naturale4a varia2le1 *os conglomerados, !oseen matri4 arc"sica con gui3arros de naturale4a varia2le1 *as areniscas son del ti!o -raOvaca de color ro3o !ardo a chocolate en algunos lugares es mu5 cuarcitica 5 en otros mu5 arc"sica1 *os volcánicos son de naturale4a variada !ero en !romedio su com!osici"n es Andesitica de color ro3i4o1


Página #



 RUPO PUCAR&: Está conformado !or una secuencia de cali4as marinas, con una unidad 2asal de lutitas mientras Due las intermedias son unidades alternadas de cali4as dolomíticas estraficidas con lulitas1 Se notan en los !rimeros 66@@ m1 !resencia de rocas Due !resentan fallas geol"gicas, fracturas 5 desli4amientos lo cual ocasiona Due esta 4ona sea inesta2le1

'. CLIMA: $em!eratura media anual de 6>1>= C 5 con una !reci!itaci"n total media anual de 7>7 mm1 siendo los meses de octu2re a mar4o los más lluviosos1 *os re!ortes climáticas eBistentes !ara el área de estudio son escasos, actualmente solo eBisten re!ortes meteorol"gicos de la ciudad de Huánuco1

(. FLORA: *a ma5or !arte de !lantas tiene !orte ar2ustivo aunDue se encuentran algunas de !orte ar2"reo, entre las es!ecies eB"ticas !lantadas en la 4ona está el eucali!to, con alturas ma5ores a >@ m1 *a vegetaci"n Due caracteri4a !rinci!almente a esta 4ona, es la de monte !luvio folio, con soto2osDue graminal tem!oralK las es!ecies más significativas en la 4ona son el algarro2o, charan, cactáceas columnares, en lugares !edregosos o rocosos donde ha5 eBcesivo !astoreo, las cactáceas forman rodales casi !uros entreme4clados con ar2ustos 5 gramíneas !eDueas1 - Sauce - Aliso - Eucali!to - 'olle - Huarango - Casuarina - Chamana - etama - Chilca - $ara

8. FAUNA:


Página 1$



*a 4ona com!rendida, es una 4ona no mu5 estudiada, no eBisten colectas 4ool"gicas re!resentativas de la 4ona, salvo o2servaciones individuales, en el tramo 7@@ se nota col!as Due son refugios de aves silvestres, sin em2argo !odemos encontrar !eDueos gru!os de animales tales comoK -

oedores !eDueos .orrillo 'uca Comadre3a o chinchilla Paloma -orri"n -allineta -avilán Coli2rí *agarti3a

). CULTIVOS: *os cultivos eBistentes en la 4ona de estudio se encuentran en las Due2radas 5 !artes altas del valle, !redominio de cultivos comoK - $rigo - Pa!a - 'aí4 - Fre3ol - .a!allo - *echuga - Col - Arve3as

10.RECURSOS CULTURALES: - AR*UEOLO!A: En el tramo >66@ m1 está u2icado so2re la 4ona arDueol"gica de otosh, el tra4o del canal se u2ica en la !arte su!erior, a!roBimadamente a ;@ m1 !or encima del límite de la 4ona intangi2le, ra4"n !or la cual no re!resenta ma5or !ro2lema1

11. POBLACION: Son nueve las comunidades 2eneficiarias con la e3ecuci"n de este !ro5ectoK *imahuasi, Huariaco, 'iraflores, atama5o, Ho5ada, /otosh, 'ara2am2a,


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Ca5hua5na, 5 Unheval1 'e3orando las condiciones de vida de a!roBimadamente ;6< familias1 Estas comunidades !ertenecen al distrito de Huánuco1

DISEO DE SIFON INVERTIDO


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DISEO DE SIFON INVERTIDO 1. ANTECEDENTES: El sif"n invertido surge como soluci"n a la necesidad de 2urlar un o2stáculo to!ográfico 5 conducir un fluido mediante una tu2ería a !resi"n, diseándose como una tu2ería sim!le1 Es nota2le la utilidad Due tiene este ti!o de estructuras no solo !orDue resuelve el !ro2lema de reali4ar grandes tramos de canal cu5a construcci"n demandaría ma5ores costos elevando el monto del !ro5ecto1 *os sifones invertidos son usados !ara trans!ortar agua !roveniente de canales !or de2a3o de carreteras 5 vías de tren de2a3o de ríos 5 Due2radas, etc1 Cuando eBisten Due2radas !oco anchas !rofundas conviene cru4adas con acueductos, !ero cuando el cruce es ancho arri2a 5 !rofundo en el centro muchas veces conviene !ro5ectar un sif"n invertido 1*os estudios econ"micos 5 las consideraciones to!ográficas, geol"gicas e hidrol"gicas, determina la facti2ilidad de usar uno u otro ti!o de estructura1 Para cru4ar una de!resi"n, se de2e recurrir a una estructura de cruce, en cada caso se escogerá la soluci"n más conveniente !ara tener un funcionamiento hidráulico correcto, la menor !erdida de carga !osi2le 5 la ma5or economía facti2le1 *os cuales !ueden serK Puente Canal1 ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS

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Sif"n invertido1 Alcantarilla1 $Mnel

2 ELECCION DEL TIPO DE ESTRUCTURA Cuando el nivel del agua es menor Due la rasante del o2stáculo, se !uede utili4ar una alcantarilla, 5 si el o2stáculo es mu5 grande se usa un tMnel1 Cuando el nivel de la su!erficie li2re del agua es ma5or Due la rasante del o2stáculo, se !uede utili4ar como estructura de cruce como !uente canal o un sif"n invertido o la com2inaci"n de am2os1 El !uente canal se utili4ara cuando la diferencia de niveles entre rasante del canal 5 la rasante del o2stáculo, !ermite un es!acio li2re suficiente !ara lograr el !aso del agua en el caso de arro5os o ríos1 El sif"n invertido se utili4ara si el nivel de la su!erficie li2re del agua es ma5or Due la rasante del o2stáculo1

2.1 CONCEPTO DE ACUEDUCTO El !uente canal es una estructura utili4ada !ara conducir el agua de un canal logrando atravesar una de!resi"n1 Está formado !or un !uente 5 un conducto, el conducto !uede ser de concreto, acero, madera u otro material resistente, donde el agua escurre !or efectos de gravedad1

2.2 CONCEPTO DE SIFON INVERTIDO *os sifones invertidos son conductos cerrados Due tra2a3an a !resi"n, se utili4an !ara conducir agua en el cruce de un canal con una de!resi"n to!ográfica en la Due está u2icado un camino, un dren o incluso otro canal1

" CALCULO $IDRAULICO DEL SIFON Para Due cum!la su funci"n el diseo del sif"n, se de2e de !roceder como sigueK ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS

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Anali4aremos en las !osiciones > 5 6, !ara lo cual a!licamos la ecuaci"n de la energía es!ecíficaK 2

2

P1 V 1 P V + + Z 1= 2 + 2 + Z 2+ htotales γ 2 g γ 2 g

P1 V 1

∆ h=

γ

+

2

2g

2

P2 V 2

+ Z −( 1

γ

+

2g

+ Z ) 2

".1 PARTES DE UN SIFON INVERTIDO *os sifones invertidos, constan de las siguientes !artesK

T,-/3/ 43 3,-4- 6 /-74ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS

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Como en la ma5oría de los casos, la secci"n del canal es diferente a la ado!tada en el conducto, es necesario construir una transici"n de entrada 5 otra de salida !ara !asar gradualmente de la !rimera a la segunda1 En el diseo de una transici"n de entrada 5 salida es generalmente aconse3a2le tener la a2ertura de la !arte su!erior del sif"n un !oco más de2a3o de la su!erficie normal del agua1 Esta !ráctica hace mínima la !osi2le reducci"n de la ca!acidad del sif"n causada !or la introducci"n del aire1 *a !rofundidad de sugerencia de la a2ertura su!erior del sif"n se recomienda

Due se esté com!rendida

1.1 hv y unmaximo de 1.5 hv

entre un

mínimo

de

1 2

Carga de velocidadK

hv=

V 2g

Rej i l l aenent radaysal i da *a re3illa de entrada se acostum2ra hacerla con varillas de 7G@ cm, 5 soldadas a un marco de 61L B >16; cm6 >Q B >G6QJ1 Su o23eto de la re3illa es el im!edir o disminuir la entrada al conducto de 2asuras 5 o23etos eBtraos Due im!idan el funcionamiento correcto del conducto 5 la re3illa de salida !ara evitar el ingreso de o23etos eBtraos o !ersonas1

T93,-/ 43 ;,3/< Son tu2erías Due trans!ortan agua 2a3o !resi"n, !ara Due los costos de mantenimiento sean 2a3os ha5 Due colocar so!ortes 5 los ancla3es de la ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS

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tu2ería en !endientes esta2les 5 encontrar 2uenos cimientos1 #o de2erá ha2er !eligro de erosi"n !or des!rendimiento de laderas, !ero se acceso seguro !ara hacer mantenimiento 5 re!araci"n1

M-3,-7 U/-4 P-,- T93,- D3 P,3/<: El acero comercial fue fa2ricado con !lanchas de acero roladas 5 soldadas1 En general las tu2erías de acero Due están !rotegidas !or una ca!a de !intura u otra ca!a de !rotecci"n !ueden durar hasta 6@ aos1 Además, son efectivas en resistencia a im!actos !ero son !esadas, se unen mediante 2ridas, soldadura o 3untas metálicas1 Evitar enterrar las tu2erías de !resi"n de2ido a Due corren el riesgo de corroerse1

V374-43/ 3 37 4: *as velocidades de diseo en sifones grandes es de 61L  71L mGs, mientras Due en sifones !eDueos es de >19 mGs1 un sif"n se considera largo, cuando su longitud es ma5or Due L@@ veces el diámetro1

F-m3 437 /=< El sif"n siem!re funciona a !resi"n, !or lo tanto, de2e estar ahogado a la entrada 5 a la salida1 A!licamos Ec1 +e la Energía en > 5 6K


Página 1!


2


2

P1 V 1 P2 V 2 + + Z = + + Z + h f 1 2 γ 2 g γ 2 g

2

2

P1 P2 V 2 V 2 + H min = + + 0.5 γ γ 2 g 2g 2

H min=

3 V 2 4g

&tras f"rmulas usadas sonK H min=0.3 V t √ D

Poliousi 5 PerelmanK H min=0.5 D (

V t

√ D

)

+"ndeK V t

K 8elocidad media en la tu2ería mGsJ1

+K diámetro de la tu2ería de acero mJ Este sif"n funciona !or diferencia de cargas, esta diferencia de cargas de2e a2sor2er todas las !erdidas en el sif"n1 *a diferencia de carga R. de 2e ser ma5or a las !érdidas totales1

V>7?7- 43 ;,@- 43 -@- 6 74/ Se coloca en la !arte más 2a3a de los 2arriles, !ermite evacuar al agua Due se Duede almacenada en el conducto cuando se !ara el sif"n o !ara desalo3ar lodos1 Para su lim!ie4a o re!araci"n, 5 consistirá en válvulas


Página 1"



de com!uerta desli4ante de las dimensiones Due se estime conveniente de acuerdo con el caudal a desalo3ar1

# DISEO $IDRAULICO DEL SIFON INVERTIDO Con la visita de cam!o 5 los datos tomados, se tra4a el sif"n 5 se !rocede a disear la forma 5 dimensiones de la secci"n del conducto más conveniente, esto se o2tiene des!ués de hacer varios tanteos, tomando en cuenta las !érdidas de carga Due han de !resentarse1 *as dimensiones de la secci"n transversal del conducto de!enden del caudal Due de2e !asar 5 de la velocidad1 En sifones grandes se considera una velocidad conveniente de agua en el conducto de 61L  71L mGs Due evita el de!"sito de a4olves en el fondo del conducto 5 Due no sea tan grande Due !ueda !roducir erosi"n del material en los conductos1 Cuando !or las condiciones del !ro2lema, no sea !osi2le dar el desnivel Due !or estas limitaciones resulten, se !uede reducir las !érdidas, disminu5endo !rudentemente la velocidad del agua, teniendo en cuenta Due con esto se aumenta el !eligro de a4olvamiento del sif"n, !or lo Due ha2rá de me3orar las facilidades de lim!iar el interior del conducto1 El sif"n funciona !or diferencia de cargas, esta diferencia de cargas de2e a2sor2er todas las !erdidas en el sif"n1 *a diferencia de cargas R. de2e ser ma5or Due las !érdidas totales1 Para el sif"n !articularmente Due anali4amos, las secciones del canal a la entrada 5 salida son rectangulares 5 de las mismas dimensiones, además de la misma !endiente @1@@6, en consecuencia tendrá el mismo tirante 5 velocidad. ∆ h = E1− E 2=Z 1− Z 2=0.6 m

#.1CALCULO DEL CAUDAL El caudal lo o2tenemos aforando el canal !ara este cálculo se o2tuvieron los siguientes datos. ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS

Página 1#


Velocidad =

Area =


distancia

25

metros

t 1

40.27

segundos

t 2

41.67

segundos

t prom

40.97

segundos

25 distancia m = = 0.6102 40.97 t prom s

( ) ( B+ b

1.5 + 1.3

)

∗0.44 = 0.616

m

audal =!=V ∗ A =0.6102 ∗0.616 =0.376

m s

2

h

∗ =

2


2

Página 2$



Consideremos una velocidad de 6 mGs Due se em!lea !ara sifones !eDueos, Due nos evita el de!"sito de lodo 5 2asura en el fondo del conducto 5 Due no sea tan grande Due !ueda !roducir erosi"n en la tu2ería, con este valor conseguiremos el caudal, 5 des!e3ando de la ecuaci"n de la continuidadK El diámetro Due vamos a em!lear esK D=

√

4!

V ∗ "

=

√

4

∗0.376 =0.489 m 2∗"

D

=

0.489 m =19.25 ~ 20

Área hidráulica: A =

0.489

2

∗"

4

2

= 0.1878 m

Perímetro mojado: P=D*π = 0.489*π = 1.53 m

!adio hidráulico: #=

#=

A P

0.1878 1.536

=0.122 m


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"a #elocidad de$tro de la tu%ería e&: ! 0.376 = A 0.1878

Vt =

2.002 m

Vt =

seg

'u $(mero de !e)$old&: #e =

ℜ=

V t ∗ D γ agua

2.002

∗0.489

−6 10


5

=9.79∗10

Página 22

Informe Bocatoma El Cozo

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